WO2021255224A1 - Fluidenergiemaschine, antriebseinrichtung sowie verfahren zum betreiben einer fluidenergiemaschine - Google Patents

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WO2021255224A1
WO2021255224A1 PCT/EP2021/066553 EP2021066553W WO2021255224A1 WO 2021255224 A1 WO2021255224 A1 WO 2021255224A1 EP 2021066553 W EP2021066553 W EP 2021066553W WO 2021255224 A1 WO2021255224 A1 WO 2021255224A1
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fluid
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inner rotor
connecting lever
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Ulf Nägele
Ulrich Bauer
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Nägele Mechanik GmbH
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Definitions

  • the invention relates to a fluid energy machine, with an outer rotor rotatably mounted about an outer rotor axis of rotation and an inner rotor rotatably mounted about an inner rotor axis of rotation different from the outer rotor axis of rotation, which is arranged in a rotor receptacle of the outer rotor and with its outer circumferential surface sealingly at a sealing point on one of the rotor Acquisition limiting inner peripheral surface of the outer rotor rests, a fluid space between the outer circumferential surface of the inner rotor and the inner peripheral surface of the outer rotor is present, which is rotatably mounted on the one hand on the inner rotor about a first connecting lever pivot axis and on the other hand on the outer rotor about a second connecting lever pivot axis connecting lever into a first Fluid chamber and a second fluid chamber is divided.
  • the invention also relates to a drive device and a method for operating a fluid energy machine.
  • the document GB 192 938 A discloses a rotary pump, the document JP 2014-040831 A a compressor and the document US 10,309,222 B2 a compressor or fluidic expander. It is the object of the invention to propose a fluid energy machine which has advantages over known fluid energy machines, in particular works very efficiently, has a high fatigue strength and can also be used flexibly.
  • the outer rotor is arranged in a fluid collection chamber designed in the machine housing, into which at least one outer rotor fluid passage opening formed in the outer rotor and opening into the second fluid chamber opens, the outer rotor opening the fluid space in the axial direction with respect to the outer rotor axis has opposite sides delimiting side walls, between which the inner rotor engages and on which the inner rotor rests continuously in the circumferential direction, the side walls being rigidly connected to an outer rotor ring of the outer rotor that forms the inner circumferential surface, or the inner rotor encompasses the fluid space in the axial direction device has side walls delimiting the inner rotor axis of rotation on opposite sides, between which the outer rotor engages and on which the outer rotor rests continuously in a sealing manner in the circumferential direction, the side walls being rigid m are connected to an inner rotor ring of the inner rotor which
  • the fluid energy machine basically serves to supply energy to a fluid or to withdraw energy from the fluid.
  • the fluid energy machine can be designed either as a Häma machine or as a prime mover. If the Fluidenergyma machine is designed as a work machine, the fluid energy machine is used in particular to convert mechanical energy into thermal energy and / or internal energy of the fluid. If, on the other hand, the Fluidenergyma machine is designed as a prime mover, it takes thermal and / or internal energy from the fluid and converts this into mechanical energy. In more general terms, the fluid energy machine in its configuration as a prime mover can be used to convert chemical energy and / or thermal energy into mechanical energy. In the case of the configuration as a work machine, the fluid energy machine can also be referred to as a fluid work machine and, in the case of its configuration as a prime mover, a fluid power machine.
  • the fluid energy machine has the outer rotor and the inner rotor as essential components.
  • the outer rotor is rotatably mounted about the outer rotor axis of rotation, namely with respect to a Machine housing of the fluid energy machine.
  • the outer rotor is rotatably mounted directly on the machine housing.
  • the inner rotor is rotatably mounted about the inner rotor axis, in particular also with respect to the machine housing.
  • the inner rotor is preferably also rotatably mounted directly on the machine housing.
  • the inner rotor axis of rotation is different from the outer rotor axis of rotation.
  • this means that the outer rotor and the inner rotor are mounted eccentrically to one another.
  • the outer rotor axis of rotation and the inner rotor axis of rotation are arranged at a distance from one another in parallel.
  • the inner rotor is arranged in the outer rotor.
  • the outer rotor is configured, for example, in the shape of a ring and has the rotor receptacle in which the inner rotor is present.
  • the Ro tortext is limited in the radial direction outward from the inner peripheral surface of the outer rotor.
  • the outer rotor and the inner rotor jointly delimit the fluid space. This is limited in the radial direction outward by the outer rotor or the inner circumferential surface of the outer rotor and in the radial direction inward by the inner rotor or the outer circumferential surface of the inner rotor.
  • the inner rotor rests sealingly against the inner circumferential surface of the outer rotor at the sealing point. It is designed in such a way that it rests in the circumferential direction only at the sealing point on the outer rotor and is spaced apart from the sealing point from the outer rotor or its inner circumferential surface.
  • the outer rotor and the inner rotor are connected to one another via the connecting lever.
  • the connecting lever is arranged in the fluid space and divides it, together with the sealing point, into two fluid chambers which are fluidically separated, namely the first fluid chamber and the second fluid chamber.
  • Each of the fluid chambers extends in the circumferential direction ge from the sealing point to the connecting lever, where they are present on different sides of the sealing point or the connecting lever.
  • the outer rotor, the inner rotor and the connecting lever are arranged and designed in such a way that the two fluid chambers are fluidically separated from each other, so that a fluid present in one of the fluid chambers does not flow directly over the sealing point or the connecting lever into the other of the fluid chambers can.
  • the connecting lever is rotatably mounted both on the inner rotor and on the outer rotor, namely on the inner rotor about the first connecting lever axis of rotation and on the outer rotor about the second connecting lever axis of rotation. Due to the eccentric arrangement of the outer rotor and the inner rotor with respect to one another, the connecting lever is deflected when the outer rotor or the inner rotor rotates. Via the connecting lever are the The outer rotor and the inner rotor are connected to one another in terms of drive technology, so that a force acting on the outer rotor or the inner rotor is transmitted to the other via the connecting lever.
  • an average speed of the outer rotor over an entire revolution of the same is always identical to an average speed of the inner rotor, also over a complete revolution.
  • Current speeds or rotational speeds of the outer rotor and the inner rotor can differ from each other, since due to the drive connection of the outer rotor and the inner rotor via the connecting lever, the outer rotor moves section-wise faster than the inner rotor and / or vice versa.
  • the outer circumferential surface of the inner rotor and the inner circumferential surface of the outer rotor are each round, that is to say in particular circularly cylindrical.
  • the fluid space is bounded by side walls which are arranged on opposite sides of the fluid space.
  • the side walls are tightly connected to the outer rotor, the inner rotor and the connecting lever and / or lie tightly against them.
  • the side walls can either - preferably - be part of the outer rotor or - alternatively - be part of the inner rotor.
  • the inner rotor engages between the side walls of the outer rotor, namely in the radial direction from the inside. In addition, it lies tightly against both side walls, namely continuously in the circumferential direction.
  • the inner rotor can be displaced with respect to the walls, in particular in the radial direction and in the circumferential direction.
  • the outer rotor engages between the side walls, namely in the radial direction from the outside.
  • the outer rotor rests sealingly on both side walls, again continuously in the circumferential direction.
  • the outer rotor is displaceable with respect to the side walls, also in particular in the radial direction and in the circumferential direction.
  • the side walls are part of the outer rotor and are rigidly connected to the outer rotor ring of the outer rotor that forms the inner circumferential surface or that - alternatively - the side walls are part of the inner rotor and are rigidly connected to the inner rotor ring of the inner rotor that forms the outer circumferential surface.
  • the fluid energy machine has a particularly low lubricant requirement or is even operated entirely without lubricant. Accordingly, it can also be used for areas of application in which no lubricant is allowed, especially in the medical field. To this extent, the fluid energy machine is designed in the manner of a rotary piston machine.
  • the outer rotor has the side walls delimiting the fluid space in the axial direction with respect to the outer rotor axis of rotation on opposite sides, between which the inner rotor engages and on which the inner rotor rests continuously in a sealing manner in the circumferential direction, the side walls being rigid verbun with the outer rotor ring of the outer rotor forming the inner peripheral surface.
  • the inner rotor has the side walls delimiting the fluid space in the axial direction with respect to the inner rotor axis of rotation on opposite sides, between which the outer rotor engages and on which the outer rotor rests continuously in a sealing manner in the circumferential direction, the side walls being rigid with the Outer peripheral surface forming inner rotor ring of the inner rotor are connected.
  • the described configuration of the fluid energy machine enables particularly good sealing of the fluid space, so that the fluid energy machine can accordingly be operated particularly effectively.
  • the good seal is achieved above all by the engagement of the inner rotor between the side walls of the outer rotor or the outer rotor between the side walls of the inner rotor. This results in a low relative speed between the respective rotor and the side walls, which results solely from the different speeds of the outer rotor and the inner rotor.
  • Neither the outer rotor nor the inner rotor is therefore in sealing contact with an element which is arranged in a stationary manner, so that there would consequently be a significantly greater relative speed between it and the respective rotor. This results in On the one hand there is a low friction between the side walls and the outer rotor or the inner rotor and on the other hand a particularly good fatigue strength.
  • the outer rotor fluid passage opening opening into the second fluid chamber is formed in the outer rotor. Fluid can be supplied to or withdrawn from the second fluid chamber through the outer rotor fluid passage opening. Due to the design of the fluid energy machine as a prime mover, it is preferably provided that the fluid is withdrawn from the second fluid chamber through the outer rotor fluid passage opening.
  • the outer rotor is arranged in a fluid collection chamber formed in the machine housing, into which the outer rotor fluid passage opening of the outer rotor opens.
  • the fluid collection chamber is used to supply fluid into the outer rotor fluid passage opening or to remove the fluid from the same.
  • the outer rotor fluid passage opening which is in flow connection with the second fluid chamber, rotates with the outer rotor during operation of the fluid energy machine. Accordingly, it is not possible, for example, to attach a fluid line to the outer rotor that is in flow order with the outer rotor fluid passage opening.
  • the fluid collection chamber is designed, which surrounds the outer rotor in such a way that the outer rotor fluid passage opening opens into it permanently, i.e. regardless of an angular position of the outer rotor. Fluid can be introduced into or removed from the second fluid chamber via the fluid collection chamber.
  • the provision of the fluid collection chamber enables a structurally simple fluidic connection to the second fluid chamber.
  • the fluid collection chamber serves to calm the fluid before it enters the second fluid chamber or is removed from the fluid energy machine. This further improves the efficiency.
  • the outer rotor has the outer rotor ring forming the inner circumferential surface and the side walls, the outer rotor ring and the side walls being made in one piece or made in several pieces and rigidly attached to one another, or that the inner rotor has the inner rotor ring forming the outer circumferential surface and has the side walls, wherein the inner rotor ring and the side walls are made in one piece or made in several pieces and are rigidly attached to one another.
  • a distinction must therefore be made between two configurations of the fluid energy machine, the side walls being part of the outer rotor in one embodiment and part of the inner rotor in another embodiment. This has already been pointed out above.
  • the side walls are a component of the outer rotor and rigidly connected to the outer rotor ring of the outer rotor.
  • the side walls are part of the inner rotor and rigidly connected to the inner rotor ring of the inner rotor. That rotor which has the side walls also has the respective rotor ring in addition to the side walls. This is referred to as the outer rotor ring in the case of the outer rotor and the inner rotor ring in the case of the inner rotor.
  • the rotor ring and the side walls can be designed in one piece with one another, that is, they can be produced together with one another.
  • the rotor ring and the side walls are preferably made of the same material, that is to say consist of the same material.
  • the rotor ring and the side walls are made in several pieces, that is, manufactured separately from one another. In this case, after they have been produced, they are rigidly attached to one another, preferably in a form-fitting and / or cohesive manner.
  • the positive connection is implemented, for example, by means of at least one screw, a bolt or the like.
  • the outer rotor that delimits the fluid space in the axial direction with respect to the outer rotor axis of rotation on opposite sides has the side walls, between which the inner rotor engages and on which the inner rotor rests continuously in a sealing manner in the circumferential direction, the The outer rotor has the outer rotor ring and the side walls, the outer rotor ring and the side walls being made in one piece or made in several pieces and rigidly attached to one another.
  • the inner rotor has the side walls delimiting the fluid space in the axial direction with respect to the inner rotor axis of rotation on opposite sides, between which the inner rotor engages and on which the outer rotor rests continuously in the circumferential direction, the inner rotor having the inner rotor ring and the side walls comprises, wherein the inner rotor ring and the side walls are made in one piece or made in several pieces and are rigidly attached to one another.
  • a further development of the invention provides that the outer rotor and the inner rotor are each mounted on opposite sides of the inner rotor on a machine housing of the Fluidenergyma machine. Seen in the axial direction, both the outer rotor and the inner rotor are each rotatably mounted on the machine housing with at least two bearings. The bearings are arranged on opposite sides of the inner rotor and so far clear spaced from each other. This ensures tilt-stable storage and, accordingly, reliable operation of the fluid energy machine.
  • a further development of the invention provides that the inner rotor and / or the outer rotor are rotatably mounted on a stationary central shaft of the machine housing by means of at least one rotor bearing, and / or that bearing ring projections extend from the side walls and bearings of a machine housing of the fluid power machine and / or the central shaft reach over on the outside, with rotor bearings being arranged for mounting the side walls on the machine housing and / or the central shaft between the bearing ring projections and the bearing points.
  • the inner rotor and / or the outer rotor are preferably supported with the aid of the central shaft, which is part of the machine housing.
  • the central shaft is stationary and, for this purpose, is preferably rigidly connected to a base body of the machine housing.
  • the main body of the machine housing comprises in particular at least side walls of the machine housing, between which the inner rotor and the outer rotor are arranged. It can be provided that only one of the rotors, that is to say the inner rotor or the outer rotor, is rotatably mounted on the central shaft. However, both rotors, that is to say both the inner rotor and the outer rotor, are preferably rotatably mounted on the central shaft.
  • the inner rotor is mounted on or on the central shaft by means of at least one inner rotor bearing, but preferably several inner rotor bearings.
  • the outer rotor is preferably mounted on or on the central shaft by means of at least one outer rotor bearing or several outer rotor bearings. If there are several outer rotor bearings, they preferably hold the inner rotor bearing or the inner rotor bearing between them in the axial direction with respect to the outer rotor axis of rotation.
  • the mounting of the inner rotor and / or the outer rotor by means of the central shaft enables an extremely compact design of the fluid energy machine.
  • the inner rotor and / or the outer rotor are supported by means of the bearing ring projections.
  • the bearing ring projections are in the axial direction over the side walls, namely in the axial direction outward.
  • the bearing ring projections are in this respect on the opposite sides of the side walls and protrude in different directions.
  • the bearing ring projections are present, for example, in the form of ring projections which are continuous in the circumferential direction. They overlap the bearing points of the machine housing and / or the central shaft seen in the radial direction on the outside, so are in the radial direction further out than the bearing points.
  • the bearing points are formed, for example, away from the central shaft on the machine housing, in particular on the main body of the machine housing.
  • the La gerstellen of the machine housing are, for example, on annular projections of the machine housing, which protrude over the base body of the machine housing in the axial direction. In each case one of the bearing ring projections and one of the bearing points are arranged so as to overlap, viewed in the axial direction.
  • the fluid energy machine adds ver via the rotor bearings, these being arranged between the bearing ring projections and the bearing points.
  • One of the bearings is therefore in each case between one of the bearing ring projections and one of the bearing points.
  • each of the rotor bearings engages on the one hand on one of the bearing ring projections and on the other hand on one of the bearing points.
  • the bearing ring projections enable the side walls to be supported in a particularly stable manner.
  • one of the rotors for example the inner rotor or the outer rotor, is mounted on the central shaft, whereas the other of the rotors is mounted on the machine housing or the base body of the machine housing.
  • a bearing on the machine housing is mentioned in the context of this description, this is preferably to be understood as a bearing on the machine housing away from the central shaft, namely in particular on the base body of the machine housing.
  • the rotor bearings are present as inner rotor bearings for mounting the inner rotor or as outer rotor bearings for mounting the outer rotor.
  • the side walls are either assigned to the outer rotor or the inner rotor.
  • the bearing ring projections are part of the outer rotor and serve to support it, in the latter case they are part of the inner rotor and thus serve to support it.
  • the rotor bearings are referred to as inner rotor bearings or as outer rotor bearings.
  • a further development of the invention provides that the outer rotor is rotatably mounted on the machine housing by means of outer rotor bearings and the inner rotor is rotatably mounted on the machine housing by means of inner rotor bearings, the outer rotor bearings and the inner rotor bearings being arranged at least partially in overlap when viewed in the axial direction, or the outer rotor bearings in the axial direction Viewed in the direction between the inner rotor bearings or the inner rotor bearings, viewed in the axial direction, are arranged between the outer rotor bearings.
  • the inner rotor bearings or outer rotor bearings are attached to the Can attack bearing ring projections.
  • the outer rotor bearings are an integral part of the fluid energy machine for supporting the outer rotor and the inner rotor bearings are used for supporting the inner rotor.
  • the outer rotor bearings are arranged at a distance from one another in the axial direction; the same applies to the inner rotor bearings. It can be provided that the outer rotor bearing and the inner rotor bearing, viewed in the axial direction, are at least partially overlapping with one another. This means that one of the outer rotor bearings and one of the inner rotor bearings are arranged at the same point in the axial direction.
  • one of the outer rotor bearings and one inner rotor bearing each form a pair of bearings for which the aforementioned condition applies.
  • all outer rotor bearings and all inner rotor bearings are part of such a pair of bearings. In this way, a particularly low-wear storage is achieved.
  • the outer rotor bearings viewed in the axial direction, are arranged between the inner rotor bearings or vice versa. All outer rotor bearings that serve to position the outer rotor are therefore provided between at least two inner rotor bearings or vice versa.
  • the outer rotor bearings are spaced apart from one another as well as from each of the inner rotor bearings in the axial direction. A tilt-stable and low-wear mounting of the outer rotor and the inner rotor is also realized in this way.
  • At least one of the rotor bearings in particular the outer rotor bearings and / or the inner rotor bearings, is designed as a roller bearing, in particular as an axial / radial roller bearing, for example as an angular contact ball bearing or as a tapered roller bearing, or as a hydrostatic bearing.
  • This preferably applies to all rotor bearings, at least to all outer rotor bearings and / or all inner rotor bearings.
  • the use of the roller bearing as an outer rotor bearing and / or as an inner rotor bearing enables a particularly long service life of the fluid energy machine and also a particularly high level of efficiency, since lower losses occur in the roller bearing than, for example, in plain bearings.
  • the roller bearing is provided and designed to support the outer rotor and / or the inner rotor at least in the radial direction. In addition, however, it can serve as a bearing in the axial direction and has, for example, one of the aforementioned configurations.
  • the storage in the axial direction preferably prevents the side walls from being pushed apart, that is to say away from one another. This ensures an excellent tightness of the fluid energy machine.
  • at least one of the rotor bearings is preferably designed as a hydrostatic bearing. In this respect, at least one of the rotors, for example the inner rotor or the outer rotor, is rotatably mounted by means of the hydrostatic bearing.
  • the hydrostatic bearing is preferably used to support the inner rotor, whereas the outer rotor is rotatably supported using the outer rotor bearing, the outer rotor bearing preferably being in the form of a roller bearing.
  • the inner rotor is rotatably mounted on the central shaft with the aid of the hydrostatic bearing and the outer rotor with the aid of the outer rotor bearing.
  • a further development of the invention provides that the inner rotor is mounted ex-centrically with respect to the outer rotor on the central shaft, in particular by means of an eccentric of the central shaft.
  • the inner rotor is rotatably mounted about the inner rotor axis of rotation and the outer rotor about the outer rotor axis, the two axes of rotation being parallel spaced apart from each other angeord net to realize the eccentric bearing. It is provided that both the inner rotor and the outer rotor are rotatably mounted on the central shaft.
  • the inner rotor and the outer rotor each encompass the central shaft, the inner rotor engaging the central shaft with the aid of the at least one inner rotor bearing and the outer rotor engaging the central shaft with the aid of the at least one outer rotor bearing.
  • the central shaft has the eccentric in a preferred embodiment.
  • the inner rotor is mounted directly on or on the eccentric, whereas the outer rotor is mounted on the central shaft away from the eccentric.
  • the eccentric is designed in such a way that the parallel distance between the inner rotor axis of rotation and the outer rotor axis of rotation is present.
  • a further development of the invention provides that the outer rotor or the inner rotor is drive-coupled to a machine shaft of the fluid energy machine that is rotatably mounted with respect to the machine housing, in particular rigidly and / or permanently.
  • the machine shaft serves to dissipate mechanical energy from the fluid energy machine or, alternatively, to feed mechanical energy into the fluid energy machine.
  • the rotor that has the side walls is preferably coupled in terms of drive technology to the machine shaft. If the outer rotor has the side walls, the outer rotor is also connected to the machine shaft. Conversely, if the inner rotor has the side walls, then the inner rotor is with the Machine shaft coupled.
  • the drive coupling between the respective rotor and the machine shaft is preferably rigid and / or permanent.
  • a further development of the invention provides that the outer rotor or the inner rotor is coupled in terms of drive technology via a magnetic coupling to the machine shaft, in particular through a wall of the machine housing.
  • a magnetic coupling is established between the respective rotor and the machine shaft.
  • the machine housing can be made hermetically sealed.
  • the rotor is coupled to the machine shaft by means of the magnetic coupling through the wall of the machine housing, so that the wall is between the rotors of the machine shaft and these are spaced apart from one another. In this way, an interior of the fluid energy machine is fluidically separated from the outside environment, so that a particularly high level of operational reliability is achieved.
  • a further development of the invention provides that, viewed in the axial direction, rotor seals, in particular X-rings or O-rings, are arranged between the outer rotor or the inner rotor on the one hand and the side walls on the other.
  • the rotor seals are present between the side walls and that rotor which does not have the side walls. If the outer rotor has the side walls, the rotor seals are arranged between the inner rotor and the side walls. If, on the other hand, the inner rotor has the side walls, the rotor seals are present between the outer rotor and the side walls.
  • the rotor seals consist of a material which is different from a material of the respective rotor and / or the side walls.
  • the rotor seals consist of a sealing material, for example an elastomer.
  • the rotor seals are net angeord on both sides of the respective rotor, that is, between the rotor and each of the side walls. This achieves a particularly good seal and a correspondingly high level of efficiency.
  • the rotor seals are particularly preferably in the form of X-rings or O-rings.
  • the X rings can also be referred to as quad rings.
  • the rotor seals are furthermore preferably arranged or received in recesses which are formed in the respective rotor. This ensures that the rotor seals always lie reliably sealing against the side walls.
  • connecting lever seals are arranged between the connecting lever and the side walls.
  • the Connecting lever seals ensure that the connecting lever cooperates reliably in a sealing manner with the side walls in order to achieve a fluidic separation between the first fluid chamber and the second fluid chamber.
  • the connecting lever seals are preferably also made of the sealing material, for example the elastomer. They are arranged on both sides of the connecting lever, that is, between the connecting lever and each of the side walls. Again, this serves to achieve a particularly good seal and a correspondingly high efficiency.
  • the connecting lever seals can have an X cross section or be round.
  • the X cross-section is to be understood as meaning that the connecting lever seals have four sealing lips which are spaced apart from one another, in particular evenly.
  • the connecting lever seals are furthermore preferably arranged or received in recesses which are formed in the connecting lever. This ensures that the connecting lever seals always rest reliably sealing against the side walls.
  • the outer rotor and / or inner rotor have a connecting lever receptacle in which the connecting lever is arranged in at least one rotational angular position of the inner rotor.
  • the connecting lever receptacle is a recess formed on the outer rotor and / or the inner rotor, which recess extends through the inner circumferential surface of the outer rotor and / or the outer circumferential surface of the inner rotor.
  • the connecting lever receptacle is formed either only in the outer rotor, only in the inner rotor or both in the outer rotor and in the inner rotor.
  • the connecting lever receptacle is in several parts and is composed of a first part formed in the outer rotor and a second part formed in the inner rotor.
  • the connecting lever passes the sealing point once per revolution.
  • the connecting lever receptacle is designed such that the connecting lever is at least partially received in it, namely in particular when it passes the sealing point.
  • the sealing lever is at least largely arranged in the sealing lever receptacle, for example it engages in the sealing lever receptacle over its entire extent in the circumferential direction.
  • the first connecting lever pivot axis, about which the connecting lever is rotatably mounted on the inner rotor, is preferably present in the connecting lever receptacle.
  • one of the connecting lever axes of rotation that is to say either the first connecting lever axis of rotation or the second connecting lever axis of rotation
  • the other of the connecting lever axes of rotation is not present at all or only temporarily, in particular in the rotational angle position or in a rotational angle position range that absorbs the rotational angle position in the connecting lever receptacle. If the connec tion lever receptacle is in several parts, the respective connecting lever pivot axis is either in the first part or in the second part of the connecting lever receptacle, but not outside of these.
  • the connecting lever receptacle preferably has dimensions in the circumferential direction which correspond to an extension of the connecting lever in the direction in which it has its greatest dimensions.
  • the extent of the connecting lever acquisition in the circumferential direction is at least a distance between the first connecting lever axis of rotation and the second connecting lever axis of rotation. This ensures that the connecting lever is at least largely or even completely received in the sealing lever receptacle and thus can pass the sealing point without loss.
  • the connecting lever can in principle be straight or have a straight course independently of the presence or the configuration of the connecting lever receptacle.
  • an inside of the connecting lever facing the inner rotor and / or an outside of the connecting lever facing the outer rotor is straight.
  • the inside and / or the outside runs - seen in section - parallel to an imaginary plane that receives both the first connecting lever axis of rotation and the second connecting lever axis of rotation.
  • the inside and / or the outside has an extension between the connecting lever axes of rotation, which corresponds to at least 40%, at least 50%, at least 60%, at least 70% or at least 80% of the distance between the connecting lever axes of rotation.
  • the connecting lever can also be curved.
  • the inside and / or the outside of the connecting lever is designed with a radius of curvature other than zero.
  • the connecting lever in the rotational angle position in which it is arranged in the connecting lever receptacle, completes the inner contour surface of the outer rotor and / or the outer contour surface of the inner rotor at least in some areas.
  • the connecting lever is on its in the radial direction outer side is curved, wherein the curvature preferably has the same or at least a similar radius of curvature as the inner contour surface of the outer rotor and / or the outer contour surface of the inner rotor.
  • the radius of curvature of the curvature of the connecting lever lies between a radius of curvature of the outer contour surface of the inner rotor and a radius of curvature of the inner contour surface of the outer rotor.
  • the connecting lever in the angle of rotation position is ideally adapted to the inner contour surface of the outer rotor and / or the outer contour surface of the inner rotor, so that no additional friction occurs when it passes the sealing point.
  • the outer rotor and / or the inner rotor (in each case) have a bearing receptacle in which a respective bearing element of the connecting lever is rotatably mounted for the rotatable mounting of the connecting lever and / or for forming a labyrinth seal.
  • the bearing receptacle is preferably present as a recess in the outer rotor or the inner rotor. It extends through the outer circumferential surface of the inner rotor or the inner circumferential surface of the outer rotor to form a mouth opening.
  • the bearing receptacle opens into the fluid space through the mouth opening. For example, only the outer rotor, but not the inner rotor, has the Lagerauf acquisition.
  • both the outer rotor and the inner rotor each have a bearing receptacle into which the connecting lever or its bearing element engages.
  • the bearing element is preferably completely received in the bearing receptacle and the connecting lever extends through the mouth opening, namely starting from the bearing element from the bearing receptacle.
  • the bearing element and the bearing receptacle are provided and designed for the rotatable mounting of the connecting lever on the outer rotor or the inner rotor, namely about the respective axis of rotation.
  • the bearing element is in particular circular-cylindrical or at least partially circular-cylindrical.
  • the bearing receptacle is adapted to the bearing element in terms of shape and dimensions, that is to say it has the same shape and the same or at least almost the same dimensions.
  • the bearing element and the bearing receptacle jointly form a slide bearing for the connecting lever on the respective rotor.
  • the bearing receptacle and the bearing element form a labyrinth seal, by means of which the first fluid chamber and the second fluid chamber are fluidically are separated from each other.
  • the bearing element and a wall which limits the bearing receptacle and which is formed by the respective rotor slide against one another.
  • the gap remaining between the bearing element and the wall is dimensioned in such a way that sufficient tightness is achieved between the fluid chambers.
  • the interaction of the bearing element and the bearing receptacle is preferably used both for the rotatable mounting of the connecting lever on the respective rotor and for reliable sealing. A particularly high efficiency of the fluid energy machine is achieved in this way.
  • the bearing receptacle is open at least on one side in the axial direction. This enables the bearing element to be pushed into the bearing receptacle in the axial direction.
  • the connec tion lever or its bearing element is held in the bearing receptacle by the side walls delimiting the fluid space.
  • a separate fastening for fixing the Lagerele element in the bearing receptacle in the axial direction is therefore not required, so that a particularly simple and cost-effective structure of the fluid energy machine is implemented.
  • the bearing receptacle is only open on one side in the axial direction and is limited on the other side by a wall of the respective rotor.
  • the bearing receptacle is open on both sides in the axial direction, namely in particular such that the bearing element can be pushed into the bearing receptacle from both directions.
  • a further development of the invention provides that the connecting lever protrudes through a Mündungsöff voltage of the bearing receptacle from the bearing receptacle.
  • the bearing receptacle is open at the edge in some areas, that is to say, when viewed in cross section, it does not have a continuous edge, but rather the edge is interrupted in some areas, namely by the mouth opening. This means that the mouth opening, viewed in the circumferential direction, is delimited on both sides by the edge.
  • the connecting lever extends out of the bearing receptacle through the mouth opening.
  • a further development of the invention provides that the bearing receptacle is designed to be closed at the edge over an angular range of at least 225 °, at least 270 ° or at least 315 ° in the circumferential direction. Conversely, this means that the mouth opening has an extension of at most 135 °, at most 90 ° or at most 45 ° in the circumferential direction.
  • the bearing element of the connecting lever is hollow and a base element of the connecting lever extends out of the bearing element.
  • the bearing element is in this respect in the form of a hollow circular cylinder or at least in the shape of a hollow part of a circular cylinder and has a gap through which the base element engages in it.
  • the bearing element is therefore, for example, in the form of a slotted sleeve.
  • the bearing element is preferably made of a material which is different from a material of the base element.
  • the material of the bearing element is preferably softer than the material of the connec tion lever, in particular it has better sliding properties.
  • the bearing element serves to mount the connecting lever on the respective rotor with little friction. It can be provided that the bearing element is produced separately from the base element and subsequently connected to or attached to it.
  • the bearing element is applied to the base element as a coating.
  • the connecting lever viewed in section on opposite sides, has in each case such a bearing element which engages in a bearing receptacle formed on the respective rotor.
  • a further development of the invention provides that at least one inner rotor fluid passage opening opening into the first fluid chamber is formed in the inner rotor and the at least one outer rotor fluid passage opening opening into the second fluid chamber is formed in the outer rotor, the at least one inner rotor fluid passage opening and / or the at least one being formed in the circumferential direction
  • Outer rotor fluid passage opening between the first connec tion lever axis of rotation and the second connecting lever axis of rotation are arranged.
  • the two fluid passage openings that is to say the inner rotor fluid passage opening and the outer rotor fluid passage opening, serve to introduce fluid into the respective fluid chamber or to discharge the fluid from the respective fluid chamber.
  • fluid can be supplied to or withdrawn from the first fluid chamber through the inner rotor fluid passage opening.
  • fluid can be supplied to or removed from the second fluid chamber through the outer rotor fluid passage opening.
  • the inner rotor fluid passage opening is designed as a fluid inlet opening and the outer rotor fluid passage opening as a fluid outlet opening.
  • the first fluid chamber becomes through the fluid inlet opening at least intermittently, fluid is supplied, whereas it is withdrawn from the second fluid chamber at least intermittently through the fluid outlet opening.
  • At least one of the fluid passage openings is arranged in the area of the connecting lever.
  • it is seen in the circumferential direction between the first connecting lever axis of rotation and the second connecting lever axis of rotation, for example in at least one rotation angle position of the outer rotor or the inner rotor approximately in the middle. This preferably applies both to the inner rotor fluid passage opening and to the outer rotor fluid passage opening.
  • the respective fluid passage opening opens into the fluid space exclusively between the first connecting lever axis of rotation and the second connecting lever axis of rotation;
  • the fluid passage opening or its mouth opening is arranged only in areas between the connecting lever axes of rotation and extends over at least one of the connecting lever axes of rotation in the circumferential direction.
  • the two fluid passage openings overlap with one another in the circumferential direction or are even aligned with one another.
  • they are preferably offset from one another in the circumferential direction, in particular the inner rotor fluid passage opening follows the outer rotor fluid passage opening in the direction of rotation of the inner rotor. Seen in the direction of rotation, the outer rotor fluid passage opening is therefore in front of the inner rotor fluid passage opening. This is particularly preferably the case over a complete revolution of the inner rotor or the outer rotor.
  • a further development of the invention provides that the at least one inner rotor fluid passage opening opens at least in some areas into a connecting lever receptacle of the inner rotor, into which the connecting lever engages in the at least one rotational angle position of the inner rotor.
  • the presence of the connecting lever mount has already been pointed out.
  • the inner rotor fluid passage opening opens into the connec tion lever receptacle. This means that they are in at least one rotational angle position of the inner rotor or the outer rotor in the circumferential direction of the connecting lever Is assaulted.
  • the inner rotor fluid passage opening is only in overlap with the connecting lever receptacle, that is, does not protrude beyond this in the circumferential direction.
  • only part of the inner rotor fluid passage opening opens into the connecting lever receptacle, whereas another part opens into the fluid chamber apart from the connecting lever receptacle. This enables the fluid to flow in and out through the inner rotor fluid passage opening with little loss.
  • the inner rotor fluid passage opening has a constant flow cross-sectional area over its extension or is configured like a nozzle.
  • a shape and a surface area of the flow cross-sectional area remain the same over the entire extent of the inner rotor fluid passage opening.
  • the inner rotor fluid passage opening is nozzle-like. This is to be understood as meaning that the flow cross-sectional area is reduced over the extent of the inner rotor fluid passage opening, in particular in the direction of the fluid space. This enables the introduction of fluid under high pressure into the fluid space and a sudden evaporation of the fluid after its introduction into the fluid space.
  • a further development of the invention provides that there are several inner rotor fluid passage openings which open into the first fluid chamber, in particular spaced apart from one another in the circumferential direction and / or overlapping one another in the axial direction.
  • the inner rotor fluid passage opening already mentioned is part of the plurality of inner rotor fluid passage openings.
  • the inner rotor fluid passage openings are fluidically connected to each other from the first fluid chamber, so that the fluid flows through the inner rotor fluid passage openings in parallel in the direction of the first fluid chamber.
  • the inner rotor fluid passage openings can be acted upon by the fluid separately from one another and, on the one hand, can also be acted upon by the fluid separately from one another at times. This means that at least temporarily only some of the inner rotor fluid passage openings, for example only a single one of the inner rotor fluid passage openings, are acted upon by the fluid, and that at least temporarily a larger number of inner rotor fluid passage openings, for example all of the inner rotor fluid passage openings, are acted upon by the fluid.
  • the inner rotor fluid passage openings open into the first fluid chamber at a distance from one another, namely in particular at a distance from one another in the circumferential direction. This enables particularly efficient operation of the fluid energy machine, since the introduction or removal of the fluid via the inner rotor fluid passage openings arranged in this way takes place or at least can take place at different rotational angle positions of the rotors with respect to one another. Additionally or alternatively, the inner rotor fluid passage openings overlap one another in the axial direction. This means that they are arranged in the same axial position. If there are more than two inner rotor fluid passage openings, then these are preferably arranged equidistant from one another in the circumferential direction.
  • the inner rotor fluid passage openings thus have identical spacings from one another. It can also be provided that the inner rotor fluid passage openings are distributed evenly over the circumference of the inner rotor. Overall, the described configuration of the fluid energy machine enables effective operation with different fluids or with different aggregate states of the fluid.
  • a further development of the invention provides that the inner rotor is arranged on a machine shaft of the fluid energy machine that is mounted on the machine housing and is rigidly connected to it.
  • the fluid energy machine provides mechanical energy via the machine shaft or mechanical energy is supplied to it.
  • the machine shaft is a drive shaft or an output shaft of the fluid energy machine.
  • the machine shaft is rigidly connected to the inner rotor and extends through it in the axial direction at least in some areas, preferably completely. For example, viewed in the axial direction, the machine shaft protrudes on both sides over the inner rotor. Such a configuration enables a simple and space-saving construction.
  • a further development of the invention provides that in the machine shaft and / or the central shaft a cavity is at least temporarily, in particular only temporarily, in flow connection with the at least one inner rotor fluid passage opening or an at least temporarily, in particular only temporarily, with the at least one Inner rotor fluid passage opening is arranged in flow connection fluid line.
  • the cavity is in the machine shaft or the central shaft.
  • the fluid line is arranged in it. It can be provided here that the machine shaft is present as a hollow shaft, that is always has the cavity, and that the fluid line is present in the cavity.
  • the cavity or the fluid line are at least temporarily connected to the flow of the inner rotor fluid passage opening. In particular, the flow connection is only present at times.
  • the inner rotor fluid passage opening and, via this, the first fluid chamber, fluid is at least temporarily supplied or withdrawn.
  • Such a configuration of the fluid energy machine enables a compact design and, in addition, a targeted supply or removal of the fluid.
  • a further development of the invention provides that the hydrostatic bearing is acted upon by fluid at least temporarily via the cavity and / or the fluid line.
  • the hydrostatic bearing is preferably located between the central shaft and the inner rotor, specifically between an outer peripheral surface of the central shaft and an inner peripheral surface of the inner rotor.
  • a bearing gap which is preferably continuous in the circumferential direction, is present between the outer circumferential surface and the inner circumferential surface.
  • fluid is introduced into the bearing gap at least temporarily, preferably permanently. This takes place in particular in such a way that the pressure of the fluid present in the bearing gap is sufficient to continuously separate the outer circumferential surface from the inner circumferential surface, i.e. to cause the inner circumferential surface to lift off from the outer circumferential surface.
  • a FITS low-friction storage is achieved.
  • the machine shaft or the central shaft is designed as a hollow shaft and a stationary fluid supply lance having a fluid channel engages in the cavity of the machine shaft or the central shaft, in the outer surface of which a fluid transfer opening is formed, which temporarily, in particular only temporarily, over a fluid passage opening of the machine shaft or the central shaft is in flow connection with the at least one inner rotor fluid passage opening.
  • the machine shaft or hollow shaft is mounted rotatably with respect to the machine housing, whereas the central shaft is stationary with respect to the machine housing.
  • the fluid supply lance which protrudes into the machine shaft or the central shaft, is in any case stationary with respect to the machine housing. In other words, the machine shaft is rotatable with respect to the fluid supply lance.
  • Fluid can be supplied to the first fluid chamber at least temporarily via the fluid supply lance, and fluid is supplied to the first fluid chamber at least temporarily.
  • the fluid supply lance is at least temporarily, in particular only temporarily, over the fluid transfer opening and the fluid passage opening and the inner rotor fluid passage opening with the first fluid chamber in flow communication.
  • the fluid transfer opening is in the jacket surface of the fluid supply lance, the fluid passage opening in the machine shaft or the central shaft, in particular in a jacket surface of the machine shaft or the central shaft.
  • the fluid transfer opening and the fluid passage opening are arranged and designed in such a way that they overlap each other only temporarily, namely in a limited angle of rotation range, so that the fluid can flow from the fluid supply lance into the fluid passage opening.
  • the fluid passage opening is in flow connection with the inner rotor fluid passage opening, particularly preferably continuously in the case of the machine shaft configured as a hollow shaft, i.e. independent of a rotational angle position of the inner rotor or the outer rotor.
  • the fluid passage opening is permanently in flow connection with a radial bore of the inner rotor, whose orifice openings facing the first fluid space or its reaching through on a side facing the first fluid space forms the inner rotor fluid passage opening.
  • the central shaft is a hollow shaft, the fluid passage opening is only intermittently, namely depending on the Drehwinkelwel development of the inner rotor with respect to the central shaft, with the inner rotor fluid passage opening in flow connection.
  • the fluid passage opening opens into the gap of the hyd rostatic bearing, in particular continuously. Fluid is thus supplied to the bearing or its gap via the fluid passage opening at least temporarily, preferably permanently while the fluid energy machine is in operation.
  • the fluid passage opening is preferably round in cross section. Such a configuration enables a particularly simple and effective introduction of the fluid into the first fluid chamber.
  • a further development of the invention provides that it can be adjusted by means of the flow cross-sectional area of the flow connection, in particular by rotating the fluid supply lance with respect to the machine shaft or the central shaft.
  • a flow cross-sectional area, via which the fluid channel is fluidically connected to the first fluid chamber, is preferably adjustable by moving or rotating the fluid supply lance.
  • the flow cross-sectional area in a first position of the fluid supply lance corresponds to a first flow cross-sectional area and in a second position of the fluid supply lance corresponds to a second flow cross-sectional area which is different from the first flow cross-sectional area.
  • One of the positions is preferred Rotation angle position understood; however, the position can also be a position in the axial direction.
  • the fluid supply lance is preferably coupled in terms of drive technology to an actuator, by means of which it can be displaced or rotated. With the procedure described, the performance of the fluid energy machine can be adjusted in a particularly simple manner.
  • a further development of the invention provides that the dimensions of the fluid transfer opening and / or dimensions of the inner rotor fluid passage opening in the circumferential direction is at least 50%, at least 70% or at least 90% of the distance between the first connecting lever axis of rotation and the second connecting lever axis of rotation.
  • the dimensions mentioned lie in the circumferential direction.
  • the fluid transfer opening or the inner rotor fluid passage opening preferably has similar dimensions in a further direction perpendicular to this direction, in particular in the axial direction, so that a round cross-section or a square cross-section of the opening results.
  • the dimensions in the further direction are at least 50% and at most 150% of the dimensions in the first-mentioned direction, preferably at least 75% and at most 125% or at least 90% and at most 110%. This results in a very large flow cross-sectional area through which the fluid flows with low flow losses. This results in a high efficiency of the fluid energy machine.
  • a further development of the invention provides that the fluid collection chamber is limited in the axial direction on both sides by the housing side walls of the machine housing having the bearing points, in the radial direction inward by the outer rotor and in the radial direction outward by a connecting ring connecting the housing side walls.
  • the fluid collection chamber completely and continuously surrounds the outer ring as seen in the circumferential direction. It is delimited jointly by the housing side walls, the connecting ring and the outer rotor. It is in the form of a ring and to the extent that it is an annular chamber.
  • the connecting ring is used, on the one hand, to mechanically fasten the housing side walls to one another and, on the other hand, to form the fluid collection chamber. With the aid of the connecting ring, a mechanically extremely rigid design of the fluid energy machine can be implemented.
  • the fluid collection chamber is fluidically connected to a condenser and / or is at least partially delimited by a surface enlarging device forming the condenser.
  • the condenser is used to cool the fluid in the fluid collection chamber. In other words is the capacitor provided and configured accordingly for cooling the fluid located in the fluid collection chamber.
  • a coolant is preferably applied to the condenser for cooling the fluid. It can be provided that the condenser is fluidically connected to the fluid collection chamber, so that the fluid present in the fluid collection chamber is fed to the condenser after it has flown into the fluid collection chamber. This means that the fluid flows out of the fluid collection chamber and reaches the condenser.
  • the condenser is fluidically connected to the fluid collection chamber via a corresponding fluid line.
  • the fluid collection chamber is delimited by the surface enlarging device, in particular outward in the radial direction.
  • the surface enlarging device is part of the capacitor.
  • the surface enlarging device has at least one surface enlarging element projecting into the fluid collection chamber, preferably a plurality of surface enlarging elements projecting into the fluid collection chamber.
  • the surface enlarging element is preferably in the form of a projection.
  • a particularly effective cooling of the fluid in the fluid collecting chamber is possible by means of the surface enlarging device.
  • the temperature of the surface enlarging device is reduced, for example by applying the coolant to the capacitor.
  • the surface enlarging device delimits the fluid collection chamber in the radial direction on the inside and the coolant flows against it in the radial direction on the outside.
  • the use of the capacitor enables the fluid energy machine to be used particularly effectively in a cycle, for example a Claudius Rankine cycle (CRC) or an Organic Rankine cycle (ORC).
  • CRC Claudius Rankine cycle
  • ORC Organic Rankine cycle
  • a further development of the invention provides that the outer rotor is superimposed on a first housing part of the machine housing and the inner rotor on a second housing part of the machine housing and the two housing parts for setting a gap between the inner circumferential surface of the outer rotor and the outer peripheral surface of the inner rotor at the sealing point ge are displaceable relative to one another, in particular linearly displaceable relative to one another.
  • the gap dimension which occurs at the sealing point between the inner circumferential surface and the outer circumferential surface is essentially dependent on manufacturing tolerances in the manufacture of the Fluidenergyma machine. In order to achieve a small gap, extremely tight manufacturing tolerances must be adhered to.
  • the outer rotor and inner rotor should be adjustable in relation to one another in the radial direction so that the gap size can also be changed after the fluid energy machine has been manufactured.
  • the machine housing has the first housing part and the second housing part. The two housing parts can be displaced relative to one another, namely in the radial direction. Since the outer rotor is mounted on the first housing part and the inner rotor is mounted on the second housing part, the gap dimension can be adjusted in this way.
  • Such a configuration of the fluid energy machine enables the fluid energy machine to be manufactured inexpensively, since comparatively large manufacturing tolerances can exist and the desired gap size can nevertheless be achieved.
  • the central shaft represents one of the housing parts of the machine housing.
  • One of the rotors for example the inner rotor, is mounted on the central shaft and corresponding to the housing part of the machine housing.
  • Another of the rotors for example the outer rotor, is mounted on another housing part of the machine housing.
  • the gap dimension can also be adapted in a particularly simple manner in such a configuration, so that a particularly long service life of the fluid energy machine results, since the gap dimension can be adjusted if the gap dimension changes due to wear.
  • a further development of the invention provides that the inner rotor is present as the first inner rotor of several inner rotors, the outer rotor as the first outer rotor of several outer rotors and the connecting lever as the first connecting lever of several connecting levers, and the first inner rotor, the first outer rotor and the first connecting lever are part of a first rotor assembly and that in addition to the first rotor arrangement, there is a second rotor arrangement with a second one of the inner rotors, a second one of the outer rotors and a second one of the connecting levers, the inner rotors or the outer rotors of the rotor arrangements being rigidly connected to one another.
  • the fluid energy machine therefore does not consist of a single rotor arrangement, but rather of several rotor arrangements which are drive-connected to one another or at least can be connected to one another.
  • the explanations in the context of this description can be used without restriction for the first rotor arrangement.
  • This also applies to the further rotor devices, in particular the second rotor device.
  • the second rotor device is constructed identically to the first rotor device.
  • the drive connection of the rotor assemblies is made by connecting the inner rotors or the outer rotors made with each other.
  • the torque provided on the machine shaft can be made more uniform.
  • a further development of the invention provides that at least two side walls of two rotor arrangements are formed by a common side wall.
  • the side walls are part of the inner rotors or the outer rotors of the rotor arrangements. It can be provided that the side walls of two rotor assemblies directly adjoin one another or are arranged in contact with one another. However, these two side walls are preferably combined to form the common side wall, so that the common side wall delimits the fluid space of one of the rotor assemblies in a first direction and the fluid space of a second of the rotor assemblies in a second direction opposite to the first direction. This results in a compact and material-saving design of the fluid energy machine.
  • a further development of the invention provides that the connecting levers of the rotor arrangements are arranged offset from one another in the circumferential direction.
  • Each of the rotor arrangements has a connecting lever which connects the respective inner rotor with the respective outer rotor in terms of drive technology.
  • Each of the rotor arrangements has the fluid space, which is divided into two fluid chambers by the connecting levers.
  • the rotors are arranged at an angle to one another in the circumferential direction, so that their connecting levers are offset from one another in the circumferential direction.
  • the connecting levers of all Ro gates are evenly distributed in the circumferential direction. This applies in particular if there is a plurality of rotors, for example at least three, at least four or at least five rotors. This enables a particularly clear equalization of the torque provided.
  • a further development of the invention provides that one of the fluid chambers of the first rotor arrangement is fluidically connected to one of the fluid chambers of the second rotor arrangement via a valve, in particular a check valve.
  • a valve in particular a check valve.
  • one of the fluid chambers of the rotor arrangements are fluidically connected to one another via the valve, so that fluid can flow over the valve from one of the fluid chambers into another of the fluid chambers.
  • fluid can pass from one of the rotor arrangements into another of the rotor arrangements via the valve.
  • a first of the rotor arrangements as a work machine and a second of the rotor arrangements as a power machine is operated.
  • the first rotor arrangement works as a Ver denser, which supplies compressed fluid to the second rotor arrangement.
  • This compressed fluid is subsequently expanded in the second rotor arrangement, so that the second rotor arrangement provides mechanical energy which is used to drive the first rotor arrangement.
  • a further development of the invention provides for adding fuel to the fluid and using it for expansion in the fluid energy machine, in particular in the second rotor arrangement, in order to convert the enthalpy and / or chemical energy contained in the fuel into mechanical energy.
  • Any agent which, together with the fluid, causes an expansion, i.e. an increase in volume, can serve as fuel.
  • the statements on the fuel can of course also be used in an embodiment with only a single rotor arrangement.
  • a combustible fuel that is to say a fuel
  • a fuel is used as the fuel, for example.
  • a vaporizable fluid which is preferably incombustible, serves as the fuel.
  • water is particularly preferably used as the fuel.
  • the fluid power machine is supplied with the fluid at a high temperature which is sufficient to vaporize the fuel. If the fuel is introduced into the fluid energy machine, in particular into the second rotor arrangement, it evaporates due to the high temperature of the fluid present there, so that a significant increase in volume occurs. This is converted into mechanical energy, which is at least partially used to drive the machine shaft and / or the first rotor arrangement.
  • hot fluid is sucked in by means of the first rotor arrangement and conveyed into the second rotor arrangement.
  • the fluid in the second rotor arrangement has a temperature which is higher than a boiling point of the fuel.
  • the fuel is preferably introduced directly into the second rotor arrangement, namely in such a way that it is introduced into the hot fluid.
  • the fuel is introduced in the form of drops, in particular it is injected. As a result, it has a large surface area so that it evaporates particularly quickly.
  • the valve is, for example, a check valve that works purely passively.
  • the check valve opens to the extent that the pressure in the first rotor arrangement is greater than in the second rotor arrangement, so that the fluid from the first rotor arrangement into the second accordingly Overflows rotor assembly.
  • the valve can also be designed as a switching valve, for example as an electromagnetic valve or the like. In this case, for example, an electronic valve control of the valve is implemented, as a result of which the efficiency of the fluid energy machine is further improved.
  • the outer rotors of the rotor arrangements are arranged in a common fluid collection chamber, and the second fluid chambers are fluidically connected to this common fluid collection chamber via the outer rotor fluid passage opening.
  • the inner rotor fluid passage opening are designed as a first inner rotor fluid passage opening in the first inner rotor and a second inner rotor fluid passage opening in the second inner rotor, the first inner rotor fluid passage opening and the second inner rotor fluid passage opening being fluidically connected to a common supply line.
  • the common supply line is gebil det for example from the cavity, the fluid line or the fluid channel of the fluid supply lance.
  • the inner rotor fluid passage openings can be acted upon by the fluid in a aerodynamically parallel manner via the supply line. At least temporarily, the fluid is thus supplied to the inner rotor fluid passage openings and consequently to the first fluid chambers of the rotor assemblies via the supply line.
  • first inner rotor has several first inner rotor fluid passage openings and the second inner rotor has several second inner rotor fluid passage openings, one of the first inner rotor fluid passage openings and one of the second inner rotor fluid passage openings being fluidically connected to a respective common supply line.
  • first inner rotor fluid passage openings are thus formed in the first inner rotor and several second inner rotor fluid passage openings are formed in the second inner rotor.
  • first inner rotor fluid through openings there are just as many first inner rotor fluid through openings as there are second inner rotor fluid through openings, and vice versa.
  • One of the first inner rotor fluid passage openings and one of the second inner rotor fluid passage openings are preferably arranged at the same position in the circumferential direction. These two inner rotor fluid passage openings are fluidically connected to one another via the common supply line. In particular, all inner rotor fluid passage openings of the rotor arrangements, which are present in the same position in the circumferential direction, are connected to one another via a common supply line in each case.
  • the first inner rotor has the plurality of first inner rotor fluid passage openings and the second inner rotor has the plurality of second inner rotor fluid passage openings.
  • a common supply line is provided for each of the first inner rotor fluid passage openings and one of the second inner rotor fluid passage openings, via which they are fluidically connected to one another and can be acted upon with fluid. This basically applies to any number of rotor arrangements. In each case one of the inner rotor fluid passage openings of each of the rotor assemblies is connected to a common supply line or one of the common supply lines.
  • the fluid energy machine described can be used in a variety of ways, regardless of the number of rotor arrangements. It can be used, for example, as a pump for the fluid, for example as a pump for liquids and / or gases.
  • the fluid energy machine has a delivery and compression behavior similar to that of vane pumps, for example vacuum pumps or gasoline pumps. However, it is characterized by lower friction, less wear and a lubricant-free run.
  • the fluid energy machine can also be used as a compressor for sucking in and compressing gas, even for absolutely oil-free compressed air, such as is required in medical technology, for example. The lubricant-free operation of the fluid energy machine required for this is made possible by the low friction.
  • the fluid energy machine can also be operated as an internal combustion engine, in particular if there are several rotor arrangements, but of course also with only a single rotor arrangement.
  • a combustible agent is used as fuel.
  • the internal combustion engine is operated, for example, in a four-stroke mode.
  • the fluid energy machine can also be used as a steam engine. In this case, the fluid energy machine is supplied with steam from an external steam source in order to provide mechanical energy. Conversely, it can be provided to generate steam in the fluid energy machine, namely for example by supplying hot fluid and fuel to be evaporated in the manner already described above.
  • the fluid energy machine is train the fluid energy machine as a multi-stage fluid energy machine in which the outer rotor is encompassed by a further outer rotor and / or a further inner rotor is arranged in the inner rotor.
  • the outer rotor or the inner rotor is connected in terms of drive technology to the further outer rotor or the further inner rotor via a further connecting lever.
  • the further outer rotor also lies sealingly against the outer rotor at a further sealing point, or the further inner rotor sealingly abuts the inner rotor at a further sealing point.
  • Such a design from the fluid energy machine can be used as a multi-stage compressor, internal combustion engine, steam engine, multi-stage compressor or mixer.
  • the mixing machine is to be understood as a device which mixes different liquids and / or gases with one another.
  • the invention further relates to a drive device with a fluid circuit in which there is a fluid pump, a fluid heater and a fluid energy machine according to the statements made in the context of this description.
  • a drive device with a fluid circuit in which there is a fluid pump, a fluid heater and a fluid energy machine according to the statements made in the context of this description.
  • the drive device can have a fluid evaporator.
  • the drive device is used in particular to provide a drive torque on a machine shaft of the fluid energy machine.
  • the drive device has the fluid circuit in which a fluid is circulated at least temporarily, namely by means of the fluid pump.
  • the fluid is heated with the aid of the fluid heater and then fed to the fluid energy machine.
  • the fluid evaporator can be present between the fluid heater and the fluid energy machine.
  • the fluid evaporator is used to evaporate the heated fluid, so that the fluid is supplied to the fluid energy machine at least partially, in particular completely, as steam.
  • the fluid is relaxed again in the fluid energy machine, the enthalpy contained in the fluid being converted into kinetic energy of the machine shaft.
  • the fluid is then condensed, for example by means of a condenser of the fluid energy machine or a separate capacitor of the drive device.
  • the fluid is then conveyed again in the direction of the fluid energy machine with the aid of the fluid pump and heated using the fluid heater.
  • the fluid is particularly preferably heated in the form of overheating, in which it is heated above its boiling point.
  • the pressure of the fluid is preferably set in such a way that it is liquid, preferably completely liquid, before it reaches the fluid energy machine.
  • the fluid evaporator is not provided. Accordingly, the fluid reaches the fluid energy machine in a completely liquid state. Only in the Fluidenergyma machine does the fluid evaporate during the relaxation, so it passes through the fluid energy machine in at least partially as a liquid and partially as a vapor.
  • the invention further relates to a method for operating a fluid energy machine, in particular a fluid energy machine according to the statements within the scope of this description, wherein the fluid energy machine has an outer rotor rotatably mounted about an outer rotor axis of rotation and an inner rotor rotatably mounted about an inner rotor axis of rotation different from the outer rotor axis of rotation, which is arranged in a rotor receptacle of the outer rotor and with its outer circumferential surface at a sealing point sealingly rests against an inner circumferential surface of the outer rotor limiting the rotor receptacle, with a fluid space between the outer circumferential surface of the inner rotor and the inner circumferential surface of the outer rotor, which is on the one hand on the Inner rotor is divided into a first fluid chamber and a second fluid chamber on the outer rotor about a second connecting lever axis of rotation rotatably mounted on the outer rotor about a second connecting lever
  • the outer rotor is arranged in a fluid collection chamber formed in the machine housing, into which at least one outer rotor fluid passage opening formed in the outer rotor and opening into the second fluid chamber opens, the outer rotor having the fluid space in the axial direction with respect to the outer rotor axis of rotation has side walls delimiting on opposite sides, between which the inner rotor engages and on which the inner rotor rests continuously in the circumferential direction, the side walls being rigidly connected to an outer rotor ring forming the inner circumferential surface of the outer rotor, or wherein the inner rotor encompasses the fluid space in the axial direction device has side walls delimiting the inner rotor axis of rotation on opposite sides, between which the outer rotor engages and on which the outer rotor is in each case in The circumferential direction rests continuously in a sealing manner, the side walls being rigidly connected to an inner rotor ring of the inner rotor which forms the outer circumferential surface.
  • a fluid to one of the fluid chambers in order to drive the outer rotor and the inner rotor.
  • pressurized fluid is used.
  • the pressure of the fluid is selected in such a way that it increases the volume of the fluid chamber and thus drives the rotors.
  • the fluid is made available to the fluid energy machine and is sucked on from it.
  • fuel is preferably added to the fluid and this is used to enlarge the volume of the fluid chamber in order to increase the available mechanical energy. Any agent which, together with the fluid, causes an expansion, i.e. an increase in volume, can serve as fuel.
  • a combustible fuel that is to say a fuel
  • a fuel is used as the fuel, for example.
  • a vaporizable fluid which is preferably incombustible, serves as the fuel.
  • water is particularly preferably used as the fuel.
  • the fluid power machine is supplied with the fluid at a high temperature which is sufficient to vaporize the fuel. If the fuel is introduced into the Fluidenergyma machine, it evaporates due to the high temperature of the fluid there, so that a significant increase in volume occurs. This is converted into mechanical energy, which is at least partially used to drive the rotors. For example, it is provided that hot fluid is sucked into the fluid chamber.
  • the fluid here has a temperature in the fluid chamber which is higher than a boiling point of the fuel.
  • the fuel is then introduced into the fluid chamber, namely in such a way that it comes into contact with the hot fluid.
  • the fuel is introduced in the form of drops, in particular it is injected.
  • it has a large surface area so that it evaporates particularly quickly.
  • the fluid is preferably introduced into the fluid chamber until it has a certain volume.
  • the fluid is introduced until the volume of the fluid chamber has reached a minimum of 10% to a maximum of 30%, a maximum of 25% or a maximum of 20% of its maximum volume.
  • the maximum volume is to be understood as the largest volume that the fluid chamber has over a complete working cycle, that is to say the largest volume of the fluid chamber that occurs during the operation of the fluid energy machine.
  • the introduction of the fluid is terminated and the fuel is introduced into the fluid chamber, so that the fuel expands through the interaction with the fluid and causes a pressure increase which is aimed at increasing the volume of the fluid chamber. This drives the rotors so that the fluid energy machine provides mechanical energy.
  • a further development of the invention provides that an overheated fluid in a liquid state is periodically introduced into the first fluid chamber in such a way that it evaporates in the first fluid chamber with an increase in volume.
  • the fluid is therefore overheated before being introduced into the first fluid chamber, so that it has a temperature which is above its boiling point.
  • the pressure of the fluid is adjusted such that the fluid is liquid, preferably completely liquid.
  • the superheated fluid is liquid, in particular completely liquid, introduced into the first fluid chamber. There it evaporates suddenly, so that a significant increase in volume occurs. This provides mechanical energy, in particular on the machine shaft.
  • the procedure described is carried out in the sense of a thermodynamic triangular process.
  • the fluid energy machine explained in the context of this description is particularly suitable for operation with fluid, which is partly liquid and partly gaseous. Due to the mode of operation and the movement sequences of the fluid energy machine, the fluid present in the fluid space in the liquid state is thrown outward in the radial direction and forced out of the fluid space. In particular, the fluid present in the first fluid space is thrown outwards and collected there. The fluid present in the second fluid space is also thrown outwards and thereby forced out of the second fluid space. Overall, this mode of operation results in a significantly higher degree of efficiency than with other devices.
  • a further development of the invention provides that at least one of the following substances or a mixture containing at least one of the following substances is used as the fluid: water, ammonia and alcohol.
  • any substance can be used as a fluid, as long as it is liquid in the intended operating temperature range and overheats can be.
  • Water, ammonia and alcohol have proven to be particularly suitable.
  • These substances can be used in a pure form as a fluid, except for unavoidable impurities, or as a component of the mixture.
  • the fluid can therefore be, for example, a water-ammonia mixture or a water-alcohol mixture.
  • Figure 1 is a schematic longitudinal sectional view of a fluid energy machine in a first embodiment
  • Figure 2 is a schematic representation of the first embodiment of the fluid energy machine in cross section
  • FIG. 3 shows a schematic longitudinal sectional illustration of a second embodiment of the fluid energy machine
  • FIG. 4 shows a schematic cross-sectional illustration of the fluid energy machine in the second embodiment
  • FIG. 5 shows a schematic representation of the fluid energy machine in a third embodiment as part of a drive device
  • FIG. 6 shows a schematic sectional illustration of a region of the third embodiment of the fluid energy machine, as well as
  • FIG. 7 shows a schematic detailed illustration of the fluid energy machine in the third embodiment.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a fluid energy machine 1 in a first embodiment in longitudinal section.
  • the fluid energy machine 1 has an outer rotor 2, which is rotatably mounted about an outer rotor axis of rotation 3, namely with respect to a machine housing 4 of the fluid energy machine 1.
  • the fluid energy machine 1 has an inner rotor 5 that is rotatably mounted about an inner rotor axis of rotation 6, namely again with respect to the Maschi nengephinuses 4.
  • the inner rotor axis of rotation 6 is different from the outer rotor axis of rotation 3, so that an eccentric mounting of the outer rotor 2 and the inner rotor 5 is present.
  • the inner rotor 5 is arranged directly on a Maschi nenwelle 7 of the fluid energy machine 1 and rotatably mounted on the machine housing 4 via this.
  • the machine shaft 7 is rotatably supported in and on the machine housing 4 by means of a plurality of inner rotor bearings 8.
  • the outer rotor 2 is supported by means of bearing ring projections 9, which extend from the outer rotor 2 on opposite sides and extend in the axial direction with respect to the axes of rotation 3 and 6 in opposite directions.
  • the bearing ring projections 9 are present on side walls 10, which together with a deliberatelyro torring 11 form the outer rotor 2.
  • the ten walls Be 10 and the outer rotor ring 11 are constructed in several pieces and rigidly attached to one another. Alternatively, however, a one-piece and materially uniform configuration of the side walls 10 and the outer rotor ring 11 can of course be implemented.
  • the bearing ring projections 9 overlap with bearing points 12 which are formed on the machine housing 4, for example on ring projections of the machine housing 4 the outer rotor 2 is rotatably mounted on and in the machine housing 4.
  • the inner rotor bearing 8 and the outer rotor bearing 13 are designed as roller bearings in the embodiment shown. Other configurations can of course also be implemented.
  • At least the inner rotor bearings 8 and the outer rotor bearings 13 are provided and designed to absorb radial forces. They are preferably also designed to absorb axial forces.
  • the outer rotor bearings 13 counteract a displacement of the side walls 10 in the axial direction outward, that is, away from one another. This ensures that the fluid energy machine 1 is very tightly sealed.
  • the inner rotor 5 engages in the radial direction from the inside between the side walls 10, so that in the circumferential direction it rests continuously and uninterrupted on both sides of the outer rotor 2, namely its side walls 10. This is between an inner peripheral surface 14 of the Outer rotor 2 and an outer circumferential surface 15 of the inner rotor 5, a fluid space 16 is formed. This is in the radial direction outward from the inner peripheral surface 14, in the radial direction inward from the outer peripheral surface 15 and in the axial direction on both sides of the walls 10 bounded.
  • the inner rotor 5 rests with its outer circumferential surface 15 in the radial direction on the outer rotor 2, namely on its inner circumferential surface 14.
  • a sealing point 17 is thereby formed so that the fluid space 16 is interrupted in the circumferential direction.
  • the connecting lever 18 rests on both sides of the walls 10 when viewed in the axial direction.
  • the connecting lever 18 rests permanently on a first one of the side walls 10 on the one hand and permanently on a second one of the side walls 10 on the other hand.
  • the fluid space 16 is divided by the sealing point 17 and the connecting lever 18 into 2 fluid chambers 19 and 20, only the fluid chamber 19 being indicated here by way of example.
  • the outer rotor 2 is arranged in a fluid collection chamber 21 which is permanently in flow connection with a fluid connection 22 of the fluid energy machine 1.
  • the fluid collection chamber 21 is delimited on both sides in the axial direction by housing side walls 23 which are connected to one another via a connecting ring 24.
  • the fluid connection 22 is formed in the connecting ring 24.
  • the fluid collection chamber 21 is delimited in the radial outward direction by the connecting ring 24 and in the radial inward direction by the outer rotor 2, in particular by the outer rotor ring 11. Fluid can be supplied to or removed from the fluid energy machine 1 via the fluid collection chamber 21.
  • the fluid collection chamber 21 serves to collect and / or calm the fluid.
  • the machine shaft 7 is designed as a hollow shaft, at least in some areas, that is to say has a cavity 25.
  • the fluid supply lance 26 is permanently in flow connection with a fluid connection 27 of the machine housing 4.
  • a fluid can be fed to the fluid energy machine 1 via the fluid connection 27 and the fluid feed lance 26; in particular, it can be introduced into one of the fluid chambers 19 and 20.
  • the Fluidenergyma machine 1 described here is present as a prime mover and converts internal energy and / or thermal energy contained in the fluid into mechanical energy, which it provides via the machine shaft 7. Alternatively, however, the fluid energy machine 1 can also be designed as a work machine.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of the fluid energy machine 1 in its first embodiment in cross section. It can be seen that the connecting lever 18 is rotatably mounted on the inner rotor 5 about a first connecting lever pivot axis 28 and on the outer rotor 2 about a second connec tion lever pivot axis 29 in each case in a fluid-tight manner.
  • an inner rotor fluid passage opening 30 opening into the first fluid chamber 19 is also formed
  • an outer rotor fluid passage opening 31 opening into the second fluid chamber 20 serve either to supply fluid or to discharge fluid from the respective fluid chamber 19 or 20.
  • the inner rotor fluid passage opening 30 is fluidically connected to the fluid supply lance 26, namely in such a way that the first fluid chamber 19 is temporarily in flow connection with the fluid supply lance 26 or via this with the fluid connection 27.
  • the fluid supply lance 26 has a fluid channel 32 which is permanently in flow order with a fluid transfer opening 33 which is formed in a lateral surface of the fluid supply lance 26.
  • the inner rotor fluid passage opening 30 is present as a fluid inlet opening through which fluid coming from the fluid supply lance 26 can be introduced into the first fluid chamber 19.
  • a fluid passage opening 34 is made, which is permanently fluidically connected to the inner rotor fluid passage opening 30 via a connec tion channel 35.
  • the fluid transfer opening 33 and the fluid passage opening 34 are only temporarily in overlap, namely in a certain angle of rotation range of the machine shaft 7. In this angle of rotation range, the fluid can flow from the fluid connection 27 into the first fluid chamber 19. This creates a kind of rotary slide valve.
  • FIG. 3 shows a second embodiment of the fluid energy machine 1 in a schematic representation, again in longitudinal section.
  • the fluid energy machine 1 in its second embodiment has some similarities to the first embodiment, so that reference is made to the corresponding explanations in addition.
  • An essential difference is, on the one hand, that the outer rotor 2 and the inner rotor 5 are part of a first rotor arrangement 36, and that a second rotor arrangement 37 is present in addition to the first rotor arrangement 36.
  • the side walls 10 are not part of the outer rotor 2, but of the inner rotor 5.
  • the inner rotor 5 here has an inner rotor ring 38, via which the two side walls 10 are connected to one another.
  • the outer rotor 2 engages in the radial direction from the outside between the side walls 10 and, viewed in the axial direction, rests on both sides in the circumferential direction continuously and without interruption on the side walls 10.
  • the inner circumferential surface 14 of the outer rotor 2 and the outer circumferential surface 15 of the inner rotor 5 again enclose the fluid space 16 with one another.
  • the side walls 10 are rotatably Gela Gert by means of the bearing ring projections 9 on the machine housing 4. Since the side walls 10 are now part of the inner rotor 5 and not of the outer rotor 2, the inner rotor bearings 8 are arranged between the bearing ring projections 9 and the bearing points 12 instead of the outer rotor bearings 13.
  • the outer rotor bearings 13 are rather arranged between tween the side walls 10 and attack on the one hand on the outer rotor 2 and on the other hand on the machine housing 4.
  • the machine housing 4 is constructed in several parts and for this purpose has a first housing part 39 and a second housing part 40.
  • the outer rotor 2 is rotatably mounted on the first housing part 39 and the inner rotor 5 is rotatably mounted on the second housing part 40, each with the corresponding bearing, i.e. the outer rotor bearing 13 and the inner rotor bearing 8.
  • the two housing parts 39 and 40 are mutually adjustable by a gap the sealing point 17 to be able to adjust. As a result, manufacturing tolerances that occur during the manufacture of the fluid energy machine 1 can be compensated for in a simple and effective manner.
  • the fluid energy machine 1 can also be readjusted over its service life, should this be necessary due to wear and tear, for example.
  • the second rotor arrangement 37 is designed analogously to the first rotor arrangement 36. Accordingly, it has an outer rotor 41, an inner rotor 42 and one not shown here Link lever 43 on.
  • the outer rotor 41 and inner rotor 42 enclose a fluid space 44 between them, which is divided into a first fluid chamber 45 and a second fluid chamber 46, namely by the connecting lever 43 and a sealing point 47.
  • first fluid chamber 45 and second fluid chamber 46 namely by the connecting lever 43 and a sealing point 47.
  • That side wall 10 of the first rotor assembly 36 which faces the second rotor assembly 37 is formed together with a side wall of the second rotor assembly 37 as a common side wall. In this way, a compact design of the fluid energy machine 1 is achieved, which also has a low weight.
  • the side wall 10 and the side wall of the second rotor arrangement 37 are arranged adjacent to one another and fastened to one another, for example by means of screws, bolts or the like.
  • the rotor arrangement 36 and 37 have fluid collection chambers 21 and 48 that are separate from one another.
  • the fluid can be fed to the first rotor arrangement 36 via the fluid collection chamber 21, and the fluid can be removed from the second rotor arrangement 37 via the fluid collection chamber 48.
  • a fluid throughput of the fluid which is supplied to the first rotor arrangement 36 via the fluid collection chamber 21 can be adjusted by means of a throttle valve 49.
  • a fuel can be added to the fluid with the aid of an injection nozzle 50.
  • One of the fluid chambers 19 and 20 of the first rotor arrangement 36 is fluidically connected to one of the fluid chambers 45 and 46 of the second rotor arrangement 37 via a valve 51.
  • a fluid line 52 in which the valve 51 is present, for example, is arranged in the cavity 25 of the machine shaft 7.
  • the valve 51 is in the gameforementionedsbei shown here as a check valve, in particular as a spring-loaded check valve,adedbil det. To this extent, it allows a flow from the first rotor arrangement 36 in the direction of the second rotor arrangement 37, but not in the opposite direction.
  • a spark plug 53 also protrudes into the fluid space 44. By means of this, an ignition spark can be generated in the fluid space 44.
  • the first rotor assembly 36 to be operated as a work machine and the second rotor assembly 37 as a prime mover.
  • the fluid is fed to the first rotor arrangement 36, in particular together with the fuel, so that a fluid-fuel mixture is formed.
  • the mixture of fluid and fuel is compressed by the first rotor assembly 36 using mechanical energy and supplied to the second rotor assembly 37 via the fluid line 52. In this the mixture is ignited by means of the spark plug 53.
  • the expansion of the fluid and the fuel resulting therefrom is used to provide mechanical energy, which is partly used to operate the first rotor arrangement 36 and partly made available via the machine shaft 7.
  • the fluid energy machine 1 is present as an internal combustion engine.
  • the fluid energy machine 1 can be scaled as desired. It can accordingly have any number of rotor arrangements 36 and 37 which are coupled to one another in terms of drive technology.
  • the rotor assemblies 36 and 37 are arranged in series, as shown here, and are accordingly located next to one another in the axial direction.
  • the rotor assemblies 36 and 37 can in principle have the same or a different extension in the axial direction.
  • the fluid spaces 16 and 44 can have the same volume content or different volume contents.
  • the volume of the fluid space 16 is smaller than the volume of the fluid space 44, namely by a smaller extension of the rotor assembly 36 in the axial direction compared to the extension of the rotor assembly 37 in the same direction.
  • the volume content of the fluid space 16 is at most 80%, at most 70%, at most 60% or at most 50% of the volume content of the fluid space 44. In this way, the rotor arrangements 36 and 37 are adapted to their respective function.
  • FIG. 4 shows the second embodiment of the fluid energy machine 1 in cross section, the first rotor arrangement 36 being shown on the right and the second rotor arrangement 37 being shown on the left. Only the most important elements are marked. In addition, reference is made to the above statements. It can be seen that the connecting levers 18 and 43 of the rotor arrangements 36 and 37 are arranged offset from one another in the circumferential direction. The distance between the connecting levers 18 and 43 in the circumferential direction is, for example, at least 15 ° and at most 165 °, preferably at least 90 ° and at most 135 °. The sealing points 17 and 47, however, are arranged at the same point in the circumferential direction. The offset of the connecting levers 18 and 43 enables, for example, four-stroke operation of the fluid energy machine 1.
  • the connecting lever 43 preferably runs in front of the connecting lever 18 in a direction of rotation that is present when the fluid energy machine 1 is operating as intended. As a result, the connecting lever 43 passes the sealing point 47 before the connecting lever 18 passes the sealing point 17. As a result, the compressed fluid can easily be forced out of the first rotor arrangement 36 into the second rotor arrangement 37, where it causes an increase in volume of the corresponding rotor chamber.
  • the fluid energy machine 1 described has the decisive advantage that it works efficiently and can be used flexibly.
  • a combustible fuel as the fuel, in particular a fuel, for example gasoline, preferably gasoline or motor gasoline.
  • a non-flammable, vaporizable fuel can also be used.
  • the fluid used here is in particular a fluid which has a temperature that is higher than a boiling point of the fuel. Accordingly, the fuel evaporates when it is brought into the second rotor assembly 37, which in turn leads to the volume increase and accordingly to the provision of mechanical energy.
  • FIG. 5 shows a schematic representation of the fluid energy machine 1 in a third embodiment as part of a drive device 54.
  • the drive device 54 is used to provide a drive torque on the machine shaft, not shown here.
  • the drive device 54 has a fluid circuit 55 in which, in addition to the fluid energy machine 1, a fluid pump 56 and a fluid heater 57 are present.
  • the fluid pump 56 is fluidically connected to an outlet connection 58 of the fluid energy machine 1 on the suction side. On the pressure side, it is connected to the fluid heater 57 and via this to a valve device 59.
  • the fluid heater 57 is fluidically connected to the fluid energy machine 1 via the valve device 59.
  • the fluid energy machine 1 has several rotor assemblies 36 and 37, each of which has its own external rotor 2 and its own internal rotor 5, which are provided with the same reference numerals for the sake of clarity.
  • Each of the rotor assemblies 36 and 37 also has its own connecting lever 18, the connecting levers 18 of the rotor assemblies 36 and 37 being arranged diametrically opposite with respect to the outer rotor axis of rotation 3 and the inner rotor axis of rotation 6, respectively.
  • the outer rotor rings 11 are rigidly connected to the side walls 10, one of the side walls 10 being present as a common side wall.
  • the inner rotor rings 38 are arranged to be displaceable or rotatable in the circumferential direction with respect to the side walls 10. As already explained, they are drive-related via the connecting levers 18 coupled to the respective outer rotor ring 11. It can be seen that both the outer rotor ring 11 and the inner rotor ring 38 are rotatably mounted on a central shaft 60.
  • the central shaft 60 has one or more eccentrics 61.
  • the outer rotors 2 are mounted on the central shaft 60 away from the eccentric 61 or the eccentric 61.
  • the inner rotors 5 are rotatably mounted on the eccentric 61 and the eccentrics 61, respectively.
  • outer rotor bearings 13 are used, which attack the outside of Lagerringvor jumps 9 in the radial direction, which protrude from the side walls 10. They are supported on the central shaft 60 in the inner radial direction.
  • Inner rotor bearings 8 serve to support the inner rotors 5, only a few of which are identified here by way of example.
  • seal receptacles 62 are formed in the inner rotors 5, in each of which a rotor seal 63 is arranged.
  • the rotor di gtungen 63 lies on the one hand against the respective inner rotor 5 and on the other hand against one of the side walls 10 in a sealing manner.
  • Each of the inner rotors preferably has several of these rotor seals 63, namely on opposite sides in the axial direction, so that each of the inner rotors 5 lies against several of the side walls 10 in a sealing manner.
  • seal receptacles 64 are formed in this connection lever seals 65 are present, which abut against the side walls 10 in a sealing manner on opposite sides of the respective connection lever 18 in the axial direction.
  • the inner rotor fluid passage opening 30 is formed in the inner rotor 5.
  • the outer rotor 2 adds over the outer rotor fluid passage opening 31, in the exemplary embodiment presented here via several outer rotor fluid passage openings 31.
  • the inner rotor 5 lies apart from the inner rotor bearing 8 at least partially sealingly on the central shaft.
  • the central shaft 60 preferably has a friction-reducing coating 66 in order to improve the efficiency of the fluid energy machine 1.
  • the central shaft 60 rests against the inner rotor 5 or the inner rotors 5 via the coating.
  • the inner rotor fluid passage opening 30 is tightly closed at least at times. It is in axial overlap with an injection nozzle 67, with which it is in flow connection as a function of the rotational angle position of the In nenrotors 5.
  • the injection nozzle 67 is in fluid communication with a fluid line 68 and is fluidically connected via this to the valve device 59.
  • one injection nozzle 67 of each of the rotor arrangements 36 and 37 is connected to the fluid line 68.
  • further injection nozzles (not visible) which are arranged offset in the circumferential direction with respect to the injection nozzles 67.
  • These further injection nozzles are connected to a fluid line 69 and via this fluid line likewise to the valve device 59.
  • the injection nozzle 67 and the further injection nozzle of each of the rotor arrangements 36 and 37 are arranged in overlap with one another in the axial direction. This is understood to mean that the injection nozzle 67 and the further injection nozzle of the first rotor arrangement 36 overlap in the axial direction, and the injection nozzle 67 and the further injection nozzle of the second rotor arrangement 37.
  • one of the injection nozzles 67 and one of the further injection nozzles can be supplied with fluid in a targeted manner by means of the valve device 59, which fluid is conveyed with the aid of the fluid pump 56 and heated using the fluid heater 57.
  • the fluid lines 68 and 69 preferably run in a cavity 70 of the central shaft 60, which is otherwise rigidly coupled to the machine housing 4 or forms a component thereof.
  • the outer rotors 2 of the rotor assemblies 36 and 37 are arranged in a common fluid collection chamber 21.
  • the second fluid chambers 46 are each fluidically bound to the fluid collection chamber 21 via the outer rotor fluid passage openings 31 opening into them.
  • the outlet connection 58 is likewise connected in terms of flow to the fluid collection chamber 21, so that fluid present in the fluid collection chamber 21 can be conveyed out by means of the fluid pump 56.
  • the described configuration of the fluid energy machine 1 can be used very particularly advantageously in the context of the drive device 54 in the context of a CRC process, an OCR process or a triangular process.
  • the machine shaft not shown here, is connected to the outer rotor 2 by means of drive technology via a magnetic coupling 71, namely in particular special rigid and / or permanent.
  • a magnetic coupling 71 namely in particular special rigid and / or permanent.
  • an embodiment of the fluid energy machine 1 is realized in which the outer rotor 2 and the inner rotor 5 are completely encapsulated in the machine housing 4, in particular hermetically encapsulated.
  • the one on the outer rotor 2 The drive torque provided is transmitted without contact over at least one wall of the machine housing 4 or through it by means of the magnetic coupling 71 to the machine shaft.
  • FIG. 6 shows a schematic sectional illustration of a region of the third embodiment of the fluid energy machine 1.
  • the injection nozzle 67 and the further injection nozzle 72 which is arranged offset in the circumferential direction with respect to the injection nozzle 67, are now visible.
  • the inner rotor fluid passage opening opens into a connecting lever receptacle 73 in which the connecting lever 18 is at least partially arranged in at least one rotational angle position of the outer rotor 2 and inner rotor 5 to one another.
  • the connecting lever receptacle 73 is formed in the inner rotor 5 in the embodiment shown here. Alternatively, however, it could of course also be present at least partially in the outer rotor 2.
  • the connecting lever 18 To support the connecting lever 18, it has bearing elements 74 and 75 which engage in bearing receptacles 76 and 77.
  • the bearing seat 76 is embodied in the inner rotor 5 and the bearing seat 77 is embodied in the outer rotor 2.
  • the bearing elements 74 and 75 cooperate with the bearing receptacle 76 and 77 in such a way that, on the one hand, an almost play-free position of the connecting lever 18 about its connecting lever axes of rotation 28 and 29 is guaranteed. On the other hand, they implement a labyrinth seal so that the two fluid chambers 45 and 46 are reliably sealed off from one another by means of the connecting lever 18.
  • the Lagerele elements 74 and 75 are in the illustrated embodiment, a hollow partial circular cylinder.
  • a base element 78 of the connecting lever 18 engages in the position elements 74 and 75.
  • the bearing elements 74 and 75 are connected to one another via the base element 78. It can be provided that the position elements 74 and 75 are present in the form of a coating on the base element 78.
  • FIG. 7 shows a schematic detailed illustration of the fluid energy machine 1, again in the third embodiment.
  • the bearing receptacles 76 and 77 are designed to be open at least on one side in the axial direction, so that the connecting lever 18 or its bearing elements 74 and 75 can be pushed into the bearing receptacles 76 and 77 in the axial direction.
  • the bearing elements 74 and 75 and consequently the connecting lever 18 are fixed in the bearing receptacles 76 and 77 solely due to the side walls 10 in the axial direction. In this way, a particularly simple constructive design is achieved.
  • the rotor seals 63 and the Connecting lever seals 65 are designed to be open at least on one side in the axial direction, so that the connecting lever 18 or its bearing elements 74 and 75 can be pushed into the bearing receptacles 76 and 77 in the axial direction.
  • the bearing elements 74 and 75 and consequently the connecting lever 18 are fixed in the bearing receptacles 76 and 77 sole
  • the rotor seals 63 are designed to be continuous and uninterrupted in the circumferential direction in order to ensure reliable sealing of the inner rotor 5 with respect to the side walls 10.
  • the connecting lever seals 65 extend over the entire base element 78 of the connecting lever 18. In this case, they are preferably in overlap with the position elements 74 and 75. With the help of the rotor seals 63 and the connecting lever seals 65, an extremely fluid-tight design of the fluid energy machine 1 is achieved. This leads to a particularly high level of efficiency.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Fluidenergiemaschine (1), mit einem um eine Außenrotordrehachse (3) drehbar gelagerten Außenrotor (2) und einem um eine von der Außenrotordrehachse (3) verschiedene Innenrotordrehachse (6) drehbar gelagerten Innenrotor (5), der in einer Rotoraufnahme des Außenrotors (2) angeordnet ist und mit seiner Außenumfangsfläche (15) an einer Dichtstelle (17) dichtend an einer die Rotoraufnahme begrenzenden Innenumfangsfläche (14) des Außenrotors (2) anliegt, wobei zwischen der Außenumfangsfläche (15) des Innenrotors (5) und der Innenumfangsfläche (14) des Außenrotors (2) ein Fluidraum (16) vorliegt, der von einem einerseits an dem Innenrotor (5) um eine erste Verbindungshebeldrehachse (28) und andererseits an dem Außenrotor (2) um eine zweite Verbindungshebeldrehachse (29) drehbar gelagerten Verbindungshebel (18) in eine erste Fluidkammer (19) und eine zweite Fluidkammer (20) unterteilt ist. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung und ein Verfahren zum Betreiben einer Fluidenergiemaschine (1).

Description

BESCHREIBUNG
Fluidenergiemaschine, Antriebseinrichtung sowie Verfahren zum Betreiben einer Fluidenergiemaschine
Die Erfindung betrifft eine Fluidenergiemaschine, mit einem um eine Außenrotordrehachse dreh bar gelagerten Außenrotor und einem um eine von der Außenrotordrehachse verschiedene Innen rotordrehachse drehbar gelagerten Innenrotor, der in einer Rotoraufnahme des Außenrotors ange ordnet ist und mit seiner Außenumfangsfläche an einer Dichtstelle dichtend an einer die Rotorauf nahme begrenzenden Innenumfangsfläche des Außenrotors anliegt, wobei ein zwischen der Au ßenumfangsfläche des Innenrotors und der Innenumfangsfläche des Außenrotors ein Fluidraum vorliegt, der von einer einerseits an dem Innenrotor um eine erste Verbindungshebeldrehachse und andererseits an dem Außenrotor um eine zweite Verbindungshebeldrehachse drehbar gelagerten Verbindungshebel in eine erste Fluidkammer und eine zweite Fluidkammer unterteilt ist. Die Er findung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung und ein Verfahren zum Betreiben einer Fluid energiemaschine.
Aus dem Stand der Technik ist die Druckschrift US 10,309,222 B2 bekannt. Diese beschreibt Energiesysteme und insbesondere rotierende Komponenten, die Wellenarbeit, Antriebsarbeit, Stromerzeugung, Strahlantrieb und/oder thermodynamischen Systeme ermöglichen, die sich auf aerothermodynami sehen Schub und Wellenleistung, Abwärmerückgewinnungswellenleistung, Belüftung, Kühlung, Wärme-, Druck- und/oder Vakuum erzeugungsvorrichtungen beziehen. Ei nige Ausführungsformen betreffen Flügelanordnungen für exzentrisch angeordnete rotierende Kompressoren und Expander, die entweder zusammen oder in Verbindung mit anderen mechani schen, elektrischen, hydraulischen und/oder pneumatischen Maschinen verwendet werden können. Einige Implementierungen beziehen sich ferner auf mechanische Vorrichtungen zur Zurückgewin nung von Fluidenergie, die auf den Betrieb von Gasturbinentriebwerken, Verbrennungsmotoren, Öfen, Drehöfen, Kühlungs- und Kühlrotationskomponenten und/oder Expansionsmaschinen aus gerichtet sind.
Weiterhin offenbart die Druckschrift GB 192 938 A eine Rotationspumpe, die Druckschrift JP 2014-040831 A einen Kompressor und die Druckschrift US 10,309,222 B2 einen Kompressor oder strömungstechnischen Expander. Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Fluidenergiemaschine vorzuschlagen, welche gegenüber be kannten Fluidenergiemaschinen Vorteile aufweist, insbesondere sehr effizient arbeitet, eine hohe Dauerfestigkeit aufweist und zudem flexibel einsetzbar ist.
Dies wird erfindungsgemäß mit einer Fluidenergiemaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass der Außenrotor in einer in dem Maschinengehäuse ausgebil deten Fluidsammelkammer angeordnet ist, in die wenigstens eine in dem Außenrotor ausgebildete und in die zweite Fluidkammer einmündende Außenrotorfluiddurchtrittsöffnung des Außenrotors einmündet, wobei der Außenrotor den Fluidraum in axialer Richtung bezüglich der Außenrotord rehachse auf gegenüberliegenden Seiten begrenzende Seitenwände aufweist, zwischen welche der Innenrotor eingreift und an welchen der Innenrotor j eweils in Umfangsrichtung durchgehend dich tend anliegt, wobei die Seitenwände starr mit einem die Innenumfangsfläche bildenden Außenro torring des Außenrotors verbunden sind, oder wobei der Innenrotor den Fluidraum in axialer Rich tung bezüglich der Innenrotordrehachse auf gegenüberliegenden Seiten begrenzende Seitenwände aufweist, zwischen welche der Außenrotor eingreift und an welchen der Außenrotor jeweils in Umfangsrichtung durchgehend dichtend anliegt, wobei die Seitenwände starr mit einem die Au- ßenumfangsfläche bildenden Innenrotorring des Innenrotors verbunden sind.
Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den ab hängigen Ansprüchen angegeben.
Die Fluidenergiemaschine dient grundsätzlich dazu, einem Fluid Energie zuzuführen oder dem Fluid Energie zu entziehen. Die Fluidenergiemaschine kann insoweit entweder als Arbeitsma schine oder als Kraftmaschine ausgestaltet sein. Im Falle der Ausgestaltung der Fluidenergiema schine als Arbeitsmaschine dient die Fluidenergiemaschine insbesondere dazu, mechanische Ener gie in thermische Energie und/oder innere Energie des Fluids umzusetzen. Ist die Fluidenergiema schine hingegen als Kraftmaschine ausgestaltet, so entnimmt sie dem Fluid thermische und/oder innere Energie und wandelt diese in mechanische Energie um. Allgemeiner ausgedrückt kann die Fluidenergiemaschine in ihrer Ausgestaltung als Kraftmaschine dazu herangezogen werden, che mische Energie und/oder thermische Energie in mechanische Energie umzuwandeln. Im Falle der Ausgestaltung als Arbeitsmaschine kann die Fluidenergiemaschine auch als Fluidarbeitsmaschine und im Falle ihrer Ausgestaltung als Kraftmaschine als Fluidkraftmaschine bezeichnet werden.
Die Fluidenergiemaschine weist als wesentliche Bestandteile den Außenrotor und den Innenrotor auf. Der Außenrotor ist um die Außenrotordrehachse drehbar gelagert, nämlich bezüglich eines Maschinengehäuses der Fluidenergiemaschine. Besonders bevorzugt ist der Außenrotor unmittel bar an dem Maschinengehäuse drehbar gelagert. Der Innenrotor hingegen ist um die Innenrotord rehachse drehbar gelagert, insbesondere ebenfalls bezüglich des Maschinengehäuses. Vorzugs weise ist auch der Innenrotor unmittelbar an dem Maschinengehäuse drehbar gelagert. Die Innen rotordrehachse ist von der Außenrotordrehachse verschieden. Das bedeutet schlussendlich, dass der Außenrotor und der Innenrotor exzentrisch zueinander gelagert sind. Entsprechend sind die Außenrotordrehachse und die Innenrotordrehachse parallel beabstandet zueinander angeordnet.
Der Innenrotor ist in dem Außenrotor angeordnet. Der Außenrotor ist hierzu beispielsweise ring förmig ausgestaltet und weist die Rotoraufnahme auf, in welcher der Innenrotor vorliegt. Die Ro toraufnahme wird in radialer Richtung nach außen von der Innenumfangsfläche des Außenrotors begrenzt. Der Außenrotor und der Innenrotor begrenzen gemeinsam den Fluidraum. Dieser wird in radialer Richtung nach außen von dem Außenrotor beziehungsweise der Innenumfangsfläche des Außenrotors und in radialer Richtung nach innen von dem Innenrotor beziehungsweise der Außenumfangsfläche des Innenrotors begrenzt. Der Innenrotor liegt an der Dichtstelle dichtend an der Innenumfangsfläche des Außenrotors an. Er ist derart ausgestaltet, dass er in Umfangsrichtung lediglich an der Dichtstelle an dem Außenrotor anliegt und abseits der Dichtstelle von dem Au ßenrotor beziehungsweise dessen Innenumfangsfläche beabstandet angeordnet ist.
Der Außenrotor und der Innenrotor sind über den Verbindungshebel miteinander verbunden. Der Verbindungshebel ist in dem Fluidraum angeordnet und teilt diesen zusammen mit der Dichtstelle in zwei strömungstechnisch getrennte Fluidkammem, nämlich die erste Fluidkammer und die zweite Fluidkammer auf. Jede der Fluidkammem erstreckt sich insoweit in Umfangsrichtung ge sehen von der Dichtstelle bis hin zu dem Verbindungshebel, wobei sie auf unterschiedlichen Seiten der Dichtstelle beziehungsweise des Verbindungshebels vorliegen. Der Außenrotor, der Innenro tor und der Verbindungshebel sind derart angeordnet und ausgebildet, dass die beiden Fluidkam mer strömungstechnisch voneinander separiert sind, sodass also ein in einer der Fluidkammern vorliegendes Fluid nicht unmittelbar über die Dichtstelle oder den Verbindungshebel hinweg in die jeweils andere der Fluidkammem überströmen kann.
Der Verbindungshebel ist sowohl an dem Innenrotor als auch an dem Außenrotor jeweils drehbar gelagert, nämlich an dem Innenrotor um die erste Verbindungshebeldrehachse und an dem Au ßenrotor um die zweite Verbindungshebel drehachse. Aufgrund der exzentrischen Anordnung von Außenrotor und Innenrotor zueinander wird der Verbindungshebel bei einer Drehbewegung des Außenrotors beziehungsweise des Innenrotors ausgelenkt. Über den Verbindungshebel sind der Außenrotor und der Innenrotor antriebstechnisch miteinander verbunden, sodass eine auf den Au ßenrotor beziehungsweise den Innenrotor wirkende Kraft über den Verbindungshebel auf den je weils anderen übertragen wird.
Aufgrund der Koppelung des Außenrotors und des Innenrotors über den Verbindungshebel ist eine mittlere Drehzahl des Außenrotors über eine gesamte Umdrehung desselben hinweg stets identisch mit einer mittleren Drehzahl des Innenrotors, ebenfalls über eine vollständige Umdrehung hinweg. Momentane Drehzahlen beziehungsweise Drehgeschwindigkeiten des Außenrotors und des Innen rotors können hingegen voneinander abweichen, da aufgrund der antriebstechnischen Verbindung des Außenrotors und des Innenrotors über den Verbindungshebel sich der Außenrotor abschnitts weise schneller bewegt als der Innenrotor und/oder umgekehrt. Die Außenumfangsfläche des In nenrotors und die Innenumfangsfläche des Außenrotors sind jeweils rund, also insbesondere kreis zylindrisch. Hierdurch wird ein dichtendes Anliegen der Innenumfangsfläche und der Außenum fangsfläche aneinander an der Dichtstelle über eine vollständige Umdrehung des Außenrotors be ziehungsweise des Innenrotors hinweg erzielt.
In axialer Richtung wird der Fluidraum von Seitenwänden begrenzt, welche auf gegenüberliegen den Seiten des Fluidraums angeordnet sind. Um die erste Fluidkammer und die zweite Fluidkam mer gegeneinander abzudichten sind die Seitenwände mit dem Außenrotor, dem Innenrotor und dem Verbindungshebel dicht verbunden und/oder liegen dicht an diesen an. Die Seitenwände kön nen entweder - bevorzugt - Bestandteil des Außenrotors oder - alternativ - Bestandteil des Innen rotors sein. In ersterem Fall greift der Innenrotor zwischen die Seitenwände des Außenrotors ein, nämlich in radialer Richtung von innen. Zudem liegt er an beiden Seitenwänden dichtend an, näm lich in Umfangsrichtung durchgehend. Gleichzeitig ist der Innenrotor jedoch bezüglich der Sei tenwände verlagerbar, insbesondere in radialer Richtung und in Umfangsrichtung. Sind hingegen die Seitenwände Bestandteil des Innenrotors, so greift der Außenrotor zwischen die Seitenwände ein, nämlich in radialer Richtung von außen. Zudem liegt der Außenrotor an beiden Seitenwänden dichtend an, wiederum in Umfangsrichtung durchgehend. Gleichzeitig ist jedoch der Außenrotor bezüglich der Seitenwände verlagerbar, ebenfalls insbesondere in radialer Richtung und in Um fangsrichtung.
Es ist zudem vorgesehen, dass - bevorzugt - die Seitenwände Bestandteil des Außenrotors und starr mit dem die Innenumfangsfläche bildenden Außenrotorring des Außenrotors verbunden sind oder dass - alternativ - die Seitenwände Bestandteil des Innenrotors und starr mit dem die Außen umfangsfläche bildenden Innenrotorring des Innenrotors verbunden sind. Hierdurch ergibt sich eine Ausgestaltung der Fluidenergiemaschine, bei welcher weder der Außenrotor noch der Innen rotor dichtend an einem stationären Element anliegen. Vielmehr ist das dichtende Anliegen ledig lich zwischen Elementen vorgesehen, die eine ähnliche oder zeitweise sogar dieselbe Geschwin digkeit aufweisen. Hierdurch wird zum einen ein besonders geringer Verschleiß erzielt. Zum an deren weist die Fluidenergiemaschine einen besonders geringen Schmiermittelbedarf auf oder wird sogar gänzlich ohne Schmiermittel betrieben. Entsprechend ist sie auch für Einsatzgebiete verwendbar, bei welchen kein Schmiermittel vorliegen darf, insbesondere im medizinischen Be reich. Die Fluidenergiemaschine ist insoweit nach Art einer Kreiskolbenmaschine ausgestaltet.
Insgesamt sind somit zwei unterschiedliche Ausgestaltungen der Fluidenergiemaschine zu unter scheiden:
Bei einer bevorzugten ersten Ausführungsform der Fluidenergiemaschine weist der Außenrotor die den Fluidraum in axialer Richtung bezüglich der Außenrotordrehachse auf gegenüberliegen den Seiten begrenzenden Seitenwände auf, zwischen welche der Innenrotor eingreift und an wel chen der Innenrotor jeweils in Umfangsrichtung durchgehend dichtend anliegt, wobei die Seiten wände starr mit dem die Innenumfangsfläche bildenden Außenrotorring des Außenrotors verbun den sind.
Bei einer alternativen zweiten Ausführungsform der Fluidenergiemaschine weist der Innenrotor die den Fluidraum in axialer Richtung bezüglich der Innenrotordrehachse auf gegenüberliegenden Seiten begrenzende Seitenwände auf, zwischen welche der Außenrotor eingreift und an welchen der Außenrotor jeweils in Umfangsrichtung durchgehend dichtend anliegt, wobei die Seitenwände starr mit dem die Außenumfangsfläche bildenden Innenrotorring des Innenrotors verbunden sind.
Die beschriebene Ausgestaltung der Fluidenergiemaschine ermöglicht ein besonders gutes Ab dichten des Fluidraums, sodass die Fluidenergiemaschine entsprechend besonders effektiv betrie ben werden kann. Die gute Abdichtung wird vor allem durch das Eingreifen des Innenrotors zwi schen die Seitenwände des Außenrotors oder des Außenrotors zwischen die Seitenwände des In nenrotors erzielt. Hieraus resultiert eine geringe Relativgeschwindigkeit zwischen dem jeweiligen Rotor und den Seitenwänden, welche allein aus den unterschiedlichen Geschwindigkeiten des Au ßenrotors und des Innenrotors resultiert. Weder der Außenrotor noch der Innenrotor liegt also dichtend an einem Element an, welches stationär angeordnet ist, sodass folglich eine deutlich grö ßere Relativgeschwindigkeit zwischen ihm und dem jeweiligen Rotor vorläge. Hierdurch ergibt sich zum einen eine geringe Reibung zwischen den Seitenwänden und dem Außenrotor bezie hungsweise dem Innenrotor und zum anderen eine besonders gute Dauerfestigkeit.
In dem Außenrotor ist die in die zweite Fluidkammer einmündende Außenrotorfluiddurchtrittsöff nung ausgebildet. Durch die Außenrotorfluiddurchtrittsöffnung kann der zweiten Fluidkammer Fluid zugeführt oder aus ihr entnommen werden. Aufgrund der Ausgestaltung der Fluidenergie maschine als Kraftmaschine ist es bevorzugt vorgesehen, dass der zweiten Fluidkammer das Fluid durch die Außenrotorfluiddurchtrittsöffnung entnommen wird. Der Außenrotor ist in einer in dem Maschinengehäuse ausgebildeten Fluidsammelkammer angeordnet, in die die Außenrotorflu- iddurchtrittsöffnung des Außenrotors einmündet. Die Fluidsammelkammer dient dem Zuführen von Fluid in die Außenrotorfluiddurchtrittsöffnung oder dem Entnehmen des Fluids aus derselben. Die Außenrotorfluiddurchtrittsöffnung, die mit der zweiten Fluidkammer strömungsverbunden ist, läuft mit dem Außenrotor während eines Betriebs der Fluidenergiemaschine um. Entsprechend ist es nicht möglich, beispielsweise eine Fluidleitung an dem Außenrotor zu befestigen, die mit der Außenrotorfluiddurchtrittsöffnung in Strömungsordnung steht.
Um dennoch das Zuführen beziehungsweise Entnehmen des Fluids aus beziehungsweise in die Außenrotorfluiddurchtrittsöffnung zu ermöglichen, ist die Fluidsammelkammer ausgebildet, die den Außenrotor derart umgreift, dass die Außenrotorfluiddurchtrittsöffnung permanent in sie ein mündet, also unabhängig von einer Drehwinkel Stellung des Außenrotors. Über die Fluidsammel kammer ist Fluid in die zweite Fluidkammer einbringbar beziehungsweise aus ihr entnehmbar. Das Vorsehen der Fluidsammelkammer ermöglicht eine konstruktiv einfache strömungstechni sche Anbindung an die zweite Fluidkammer. Zudem dient die Fluidsammelkammer einer Beruhi gung des Fluids, bevor es in die zweite Fluidkammer eintritt oder aus der Fluidenergiemaschine entnommen wird. Hierdurch wird die Effizienz weiter verbessert.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Außenrotor den die Innenumfangsfläche bil denden Außenrotorring und die Seitenwände aufweist, wobei der Außenrotorring und die Seiten wände einstückig ausgeführt sind oder mehrstückig ausgeführt und starr aneinander befestigt sind, oder dass der Innenrotor den die Außenumfangsfläche bildenden Innenrotorring und die Seiten wände aufweist, wobei der Innenrotorring und die Seitenwände einstückig ausgeführt sind oder mehrstückig ausgeführt und starr aneinander befestigt sind. Es sind also zwei Ausgestaltungen der Fluidenergiemaschine zu unterscheiden, wobei die Seitenwände bei einer Ausführungsform Teil des Außenrotors und bei einer anderen Ausführungsform Teil des Innenrotors sind. Hierauf wurde vorstehend bereits hingewiesen. Bei der einen Ausführungsform sind die Seitenwände Bestandteil des Außenrotors und starr mit dem Außenrotorring des Außenrotors verbunden. Bei der anderen Ausführungsform sind die Seitenwände Bestandteil des Innenrotors und starr mit dem Innenrotor ring des Innenrotors verbunden. Derjenige Rotor, welche die Seitenwände aufweist, verfügt zu sätzlich zu den Seitenwänden also über den jeweiligen Rotorring. Dieser wird im Falle des Au ßenrotors als Außenrotorring und im Falle des Innenrotors als Innenrotorring bezeichnet.
Der Rotorring und die Seitenwände können einstückig miteinander ausgestaltet sein, also gemein sam miteinander hergestellt werden. Vorzugsweise sind der Rotorring und die Seitenwände im Falle der einstückigen Ausgestaltung materialeinheitlich ausgebildet, bestehen also aus demselben Material. Alternativ zu der einstückigen Ausgestaltung sind der Rotorring und die Seitenwände mehrstückig ausgeführt, also separat voneinander hergestellt. In diesem Fall werden sie nach ihrer Herstellung starr aneinander befestigt, vorzugsweise formschlüssig und/oder stoffschlüssig. Die formschlüssige Verbindung wird beispielsweise mittels wenigstens einer Schraube, eines Bolzens oder dergleichen realisiert. Die beschriebene Ausgestaltung der Fluidenergiemaschine ermöglicht eine einfache und kostengünstige Herstellung.
Insgesamt kann es - bevorzugt - vorgesehen sein, dass der Außenrotor der die den Fluidraum in axialer Richtung bezüglich der Außenrotordrehachse auf gegenüberliegenden Seiten begrenzen den Seitenwände aufweist, zwischen welche der Innenrotor eingreift und an welchen der Innenro tor jeweils in Umfangsrichtung durchgehend dichtend anliegt, wobei der Außenrotor den Außen rotorring und die Seitenwände aufweist, wobei der Außenrotorring und die Seitenwände einstü ckig ausgeführt sind oder mehrstückig ausgeführt und starr aneinander befestigt sind. Alternativ ist es vorgesehen, dass der Innenrotor die den Fluidraum in axialer Richtung bezüglich der Innen rotordrehachse auf gegenüberliegenden Seiten begrenzenden Seitenwände aufweist, zwischen welche der Innenrotor eingreift und an welchen der Außenrotor jeweils in Umfangsrichtung durch gehend anliegt, wobei der Innenrotor den Innenrotorring und die Seitenwände aufweist, wobei der Innenrotorring und die Seitenwände einstückig ausgeführt sind oder mehrstückig ausgeführt und starr aneinander befestigt sind.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Außenrotor und der Innenrotor jeweils auf gegenüberliegenden Seiten des Innenrotors an einem Maschinengehäuse der Fluidenergiema schine gelagert sind. In axialer Richtung gesehen sind also sowohl der Außenrotor als auch der Innenrotor jeweils mit wenigstens zwei Lagern an dem Maschinengehäuse drehbar gelagert. Die Lager sind auf gegenüberliegenden Seiten des Innenrotors angeordnet und insoweit deutlich voneinander beabstandet. Hierdurch werden eine kippstabile Lagerung und entsprechend ein zu verlässiger Betrieb der Fluidenergiemaschine sichergestellt.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Innenrotor und/oder der Außenrotor auf einer ortsfesten Zentralwelle des Maschinengehäuses mittels wenigstens eines Rotorlagers drehbar ge lagert sind, und/oder dass von den Seitenwänden Lagerringvorsprünge ausgehen und Lagerstellen eines Maschinengehäuses der Fluidenergiemaschine und/oder der Zentralwelle außenseitig über greifen, wobei zur Lagerung der Seitenwände an dem Maschinengehäuse und/oder der Zentral welle zwischen den Lagerringvorsprüngen und den Lagerstellen Rotorlager angeordnet sind.
Die Lagerung des Innenrotors und/oder des Außenrotors erfolgt vorzugsweise mithilfe der Zent ralwelle, welche Bestandteil des Maschinengehäuses ist. Die Zentralwelle ist ortsfest und hierzu vorzugsweise starr mit einem Grundkörper des Maschinengehäuses verbunden. Der Grundkörper des Maschinengehäuses umfasst insbesondere zumindest Seitenwände des Maschinengehäuses, zwischen welchen der Innenrotor und der Außenrotor angeordnet sind. Es kann vorgesehen sein, dass lediglich einer der Rotoren, also der Innenrotor oder der Außenrotor, auf der Zentralwelle drehbar gelagert ist. Bevorzugt sind jedoch beide Rotoren, also sowohl der Innenrotor als auch der Außenrotor, auf der Zentralwelle drehbar gelagert. Beispielsweise ist der Innenrotor mittels we nigstens eines Innenrotorlagers, bevorzugt jedoch mehrerer Innenrotorlager, an beziehungsweise auf der Zentralwelle gelagert. Analog hierzu ist der Außenrotor vorzugsweise mittels wenigstens eines Außenrotorlagers beziehungsweise mehrerer Außenrotorlager an beziehungsweise auf der Zentralwelle gelagert. Liegen mehrere Außenrotorlager vor, so nehmen diese in axialer Richtung bezüglich der Außenrotordrehachse bevorzugt das Innenrotorlager beziehungsweise die Innenro torlager zwischen sich auf. Die Lagerung des Innenrotors und/oder des Außenrotors mittels der Zentralwelle ermöglicht eine äußerst kompakte Ausgestaltung der Fluidenergiemaschine.
Zusätzlich oder alternativ erfolgt die Lagerung des Innenrotors und/oder des Außenrotors mittels der Lagerringvorsprünge. Die Lagerringvorsprünge stehen in axialer Richtung über die Seiten wände über, nämlich in axialer Richtung nach außen. Die Lagerringvorsprünge liegen insoweit auf einander abgewandten Seiten der Seitenwände vor und ragen in unterschiedliche Richtungen. Die Lagerringvorsprünge liegen beispielsweise in Form von in Umfangsrichtung durchgehenden Ringvorsprüngen vor. Sie übergreifen die Lagerstellen des Maschinengehäuses und/oder der Zent ralwelle in radialer Richtung gesehen außenseitig, liegen also in radialer Richtung weiter außen als die Lagerstellen. Die Lagerstellen sind beispielsweise abseits der Zentralwelle an dem Maschi nengehäuse ausgebildet, insbesondere an dem Grundkörper des Maschinengehäuses. Zusätzlich oder alternativ können sie jedoch auch unmittelbar an der Zentralwelle vorgesehen sein. Die La gerstellen des Maschinengehäuses liegen beispielsweise an Ringvorsprüngen des Maschinenge häuses vor, welche über den Grundkörper des Maschinengehäuses in axialer Richtung überstehen. Jeweils einer der Lagerringvorsprünge und eine der Lagerstellen sind in axialer Richtung gesehen überlappend angeordnet.
Um die Seitenwände an dem Maschinengehäuse und/oder der Zentralwelle drehbar zu lagern, ver fügt die Fluidenergiemaschine über die Rotorlager, wobei diese zwischen den Lagerringvorsprün gen und den Lagerstellen angeordnet sind. Jeweils eines der Lager liegt also zwischen einem der Lagerringvorsprünge und einer der Lagerstellen vor. In anderen Worten greift jedes der Rotorlager einerseits an einem der Lagerringvorsprünge und andererseits an einer der Lagerstellen an. Die Lagerringvorsprünge ermöglicht ein besonders kippstabiles Lagern der Seitenwände.
Beispielsweise ist es vorgesehen, dass einer der Rotoren, also zum Beispiel der Innenrotor oder der Außenrotor, auf der Zentralwelle gelagert ist, wohingegen der jeweils andere der Rotoren an dem Maschinengehäuse beziehungsweise dem Grundkörper des Maschinengehäuses gelagert ist. Soweit im Rahmen dieser Beschreibung von einer Lagerung an dem Maschinengehäuse die Rede ist, so ist hierunter bevorzugt eine Lagerung an dem Maschinengehäuse abseits der Zentralwelle zu verstehen, nämlich insbesondere an dem Grundkörper des Maschinengehäuses.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Rotorlager als Innenrotorlager zur Lagerung des Innenrotors oder als Außenrotorlager zur Lagerung des Außenrotors vorliegen. Vorstehend wurde bereits erläutert, dass die Seiten wände entweder dem Außenrotor oder dem Innenrotor zu geordnet sind. In ersterem Fall sind die Lagerringvorsprünge insoweit Bestandteil des Außenrotors und dienen dessen Lagerung, in letzterem Fall sind sie Bestandteil des Innenrotors und dienen somit seiner Lagerung. Je nachdem, ob der Innenrotor oder der Außenrotor mittels der Rotorlager gelagert wird, werden die Rotorlager als Innenrotorlager oder als Außenrotorlager bezeichnet.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Außenrotor mittels Außenrotorlagem an dem Maschinengehäuse und der Innenrotor mittels Innenrotorlagern an dem Maschinengehäuse dreh bar gelagert ist, wobei die Außenrotorlager und die Innenrotorlager in axialer Richtung gesehen zumindest bereichsweise in Überdeckung miteinander angeordnet sind oder die Außenrotorlager in axialer Richtung gesehen zwischen den Innenrotorlagern oder die Innenrotorlager in axialer Richtung gesehen zwischen den Außenrotorlagem angeordnet sind. Vorstehend wurde bereits da rauf hingewiesen, dass die Innenrotorlager beziehungsweise Außenrotorlager an den Lagerringvorsprüngen angreifen können. Ganz grundsätzlich sind jedoch zur Lagerung des Au ßenrotors die Außenrotorlager und zur Lagerung des Innenrotors die Innenrotorlager Bestandteil der Fluidenergiemaschine.
Die Außenrotorlager sind in axialer Richtung beabstandet voneinander angeordnet; entsprechen des gilt für die Innenrotorlager. Es kann vorgesehen sein, dass die Außenrotorlager und die Innen rotorlager in axialer Richtung gesehen zumindest bereichsweise in Überdeckung miteinander vor liegen. Hierunter ist zu verstehen, dass jeweils eines der Außenrotorlager und eines der Innenro torlager an derselben Stelle in axialer Richtung angeordnet sind. Beispielsweise bilden jeweils eines der Außenrotorlager und eines Innenrotorlager ein Lagerpaar, für welches die genannte Be dingung gilt. Insbesondere sind alle Außenrotorlager und alle Innenrotorlager Bestandteil eines solchen Lagerpaars. Hierdurch wird eine besonders verschleißarme Lagerung erzielt.
Alternativ kann es vorgesehen sein, dass die Außenrotorlager in axialer Richtung gesehen zwi schen den Innenrotorlagern angeordnet sind oder umgekehrt. Alle Außenrotorlager, die der Lage rung des Außenrotors dienen, sind also zwischen wenigstens zwei Innenrotorlagem vorgesehen beziehungsweise umgekehrt. Hierbei sind die Außenrotorlager in axialer Richtung sowohl vonei nander als auch von jedem der Innenrotorlager beabstandet. Auch hierdurch wird eine kippstabile und verschleißarme Lagerung des Außenrotors und des Innenrotors realisiert.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass wenigstens eines der Rotorlager, insbesondere die Außenrotorlager und/oder die Innenrotorlager, als Wälzlager, insbesondere als Axial/Radial- Wälzlager, beispielsweise als Schrägkugellager oder als Kegelrollenlager, oder als hydrostatisches Lager ausgestaltet ist. Bevorzugt gilt dies für alle Rotorlager, zumindest für alle Außenrotorlager und/oder alle Innenrotorlager. Die Verwendung des Wälzlagers als Außenrotorlager und/oder als Innenrotorlager ermöglicht eine besonders hohe Lebensdauer der Fluidenergiemaschine und zu dem eine besonders hohe Effizienz, da in dem Wälzlager geringere Verluste anfallen als beispiels weise in Gleitlagern. Das Wälzlager ist zur Lagerung des Außenrotors und/oder des Innenrotors zumindest in radialer Richtung vorgesehen und ausgebildet. Zusätzlich kann es jedoch einer La gerung in axialer Richtung dienen und weist hierbei beispielsweise eine der genannten Ausgestal tungen auf. Durch das Lagern in axialer Richtung wird bevorzugt verhindert, dass die Seitenwände auseinander, also voneinander fort, gedrängt werden. Hierdurch wird eine hervorragende Dichtheit der Fluidenergiemaschine sichergestellt. Zusätzlich oder alternativ ist vorzugsweise wenigstens eines der Rotorlager als hydrostatisches Lager ausgestaltet. Insoweit ist also zumindest einer der Rotoren, beispielsweise der Innenrotor oder der Außenrotor, mittels des hydrostatischen Lagers drehbar gelagert. Bevorzugt wird das hydrostatische Lager zur Lagerung des Innenrotors verwendet, wohingegen der Außenrotor unter Verwendung des Außenrotorlagers drehbar gelagert ist, wobei das Außenrotorlager bevorzugt als Wälzlager vorliegt. Besonders bevorzugt ist der Innenrotor mithilfe des hydrostatischen Lagers und der Außenrotor mithilfe des Außenrotorlagers an der Zentralwelle drehbar gelagert. Die Ver wendung des hydrostatischen Lagers ermöglicht eine deutliche Reduzierung von Reibungsverlus ten in der Fluidenergiemaschine, sodass ein besonders hoher Wirkungsgrad erzielt wird.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Innenrotor bezüglich des Außenrotors ex zentrisch auf der Zentralwelle gelagert ist, insbesondere mittels eines Exzenters der Zentralwelle. Auf die exzentrische Lagerung von Innenrotor und Außenrotor zueinander wurde bereits hinge wiesen. Der Innenrotor ist um die Innenrotordrehachse und der Außenrotor um die Außenrotord rehachse drehbar gelagert, wobei die beiden Drehachsen parallel beabstandet zueinander angeord net sind, um die exzentrische Lagerung zu realisieren. Es ist vorgesehen, dass sowohl der Innen rotor als auch der Außenrotor auf der Zentralwelle drehbar gelagert sind. Das bedeutet, dass der Innenrotor und der Außenrotor die Zentralwelle jeweils umgreifen, wobei der Innenrotor mithilfe des wenigstens einen Innenrotorlagers und der Außenrotor mithilfe des wenigstens einen Außen rotorlagers an der Zentralwelle angreift. Um die exzentrische Lagerung von Innenrotor und Au ßenrotor besonders einfach zu erzielen, weist die Zentralwelle in einer bevorzugten Ausgestaltung den Exzenter auf. Der Innenrotor ist unmittelbar auf beziehungsweise an den Exzenter gelagert, wohingegen der Außenrotor abseits des Exzenter an der Zentralwelle gelagert ist. Der Exzenter ist derart ausgestaltet, dass der parallele Abstand zwischen der Innenrotordrehachse und der Außen rotordrehachse vorliegt.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Außenrotor oder der Innenrotor mit einer bezüglich des Maschinengehäuses drehbar gelagerten Maschinenwelle der Fluidenergiemaschine antriebstechnisch gekoppelt ist, insbesondere starr und/oder permanent. Die Maschinenwelle dient dem Abführen von mechanischer Energie aus der Fluidenergiemaschine oder alternativ dem Zu führen von mechanischer Energie in die Fluidenergiemaschine. Vorzugsweise ist derjenige Rotor mit der Maschinenwelle antriebstechnisch gekoppelt, welche die Seitenwände aufweist. Verfügt also der Außenrotor über die Seitenwände, so ist auch der Außenrotor mit der Maschinenwelle verbunden. Weist umgekehrt der Innenrotor die Seitenwände auf, so ist der Innenrotor mit der Maschinenwelle gekoppelt. Die antriebstechnische Kopplung zwischen dem jeweiligen Rotor und der Maschinenwelle ist vorzugsweise starr und/oder permanent.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Außenrotor oder der Innenrotor über eine Magnetkupplung mit der Maschinenwelle antriebstechnisch gekoppelt ist, insbesondere durch eine Wand des Maschinengehäuses hindurch. Mithilfe der Magnetkupplung wird eine magnetische Kopplung zwischen dem jeweiligen Rotor und der Maschinenwelle hergestellt. Das bedeutet, dass der Rotor und die Maschinenwelle nicht unmittelbar miteinander verbunden sind, sondern ledig lich über die Magnetkupplung und entsprechend die magnetische Kopplung. Mithilfe der Magnet kupplung kann das Maschinengehäuse hermetisch dicht ausgeführt sein. In diesem Fall ist der Rotor mit der Maschinenwelle mittels der Magnetkupplung durch die Wand des Maschinengehäu ses hindurchgekoppelt, sodass also die Wand zwischen dem Rotoren der Maschinenwelle vorliegt und diese voneinander beabstandet. Auf diese Art und Weise wird ein Innenraum der Fluidener giemaschine von der Außenumgebung strömungstechnisch abgetrennt, sodass eine besonders hohe Betriebssicherheit erzielt ist.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass in axialer Richtung gesehen zwischen dem Au ßenrotor oder dem Innenrotor einerseits und den Seitenwänden andererseits Rotor di chtungen an geordnet sind, insbesondere X-Ringe oder O-Ringe. Die Rotordichtungen liegen zwischen den Seitenwänden und demjenigen Rotor vor, welche die Seitenwände nicht aufweist. Verfügt also der Außenrotor über die Seitenwände, so sind die Rotor di chtungen zwischen dem Innenrotor und den Seitenwänden angeordnet. Weist hingegen der Innenrotor die Seitenwände auf, so liegen die Ro tordichtungen zwischen dem Außenrotor den Seitenwänden vor. Die Rotordichtungen bestehen aus einem Material, welches von einem Material des jeweiligen Rotors und/oder der Seitenwände verschieden ist. Insbesondere bestehen die Rotordichtungen aus einem Dichtungsmaterial, bei spielsweise einem Elastomer. Die Rotordichtungen sind beiderseits des jeweiligen Rotor angeord net, also zwischen dem Rotor und jeder der Seitenwände. Hierdurch wird eine besonders gute Abdichtung und eine entsprechend hohe Effizienz erzielt. Die Rotor di chtungen liegen besonders bevorzugt als X-Ringe oder als O-Ringe vor. Die X-Ringe können auch als Quadringe bezeichnet werden. Die Rotordichtungen sind weiter bevorzugt in Ausnehmungen angeordnet beziehungs weise aufgenommen, die in dem jeweiligen Rotor ausgebildet sind. Hierdurch ist sichergestellt, dass die Rotordichtungen stets zuverlässig dichtend an den Seitenwänden anliegen.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass in axialer Richtung gesehen zwischen dem Ver bindungshebel und den Seitenwänden Verbindungshebeldichtungen angeordnet sind. Die Verbindungshebeldichtungen stellen sicher, dass der Verbindungshebel zuverlässig dichtend mit den Seitenwänden zusammenwirkt, um eine strömungstechnische Trennung zwischen der ersten Fluidkammer und der zweiten Fluidkammer zu erzielen. Die Verbindungshebeldichtungen beste hen vorzugsweise ebenfalls aus dem Dichtungsmaterial, beispielsweise dem Elastomer. Sie sind beiderseits des Verbindungshebels angeordnet, also zwischen dem Verbindungshebel und jeder der Seitenwände. Wiederum dient dies der Erzielung einer besonders guten Abdichtung und einer entsprechend hohen Effizienz. Die Verbindungshebeldichtungen können einen X-Querschnitt auf weisen oder rund sein. Unter dem X-Querschnitt ist zu verstehen, dass die Verbindungshebeldich tungen vier Dichtlippen aufweisen, die beabstandet voneinander angeordnet sind, insbesondere gleichmäßig. Die Verbindungshebeldichtungen sind weiter bevorzugt in Ausnehmungen angeord net beziehungsweise aufgenommen, die in dem Verbindungshebel ausgebildet sind. Hierdurch ist sichergestellt, dass die Verbindungshebeldichtungen stets zuverlässig dichtend an den Seitenwän den anliegen.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Außenrotor und/oder Innenrotor eine Ver bindungshebelaufnahme aufweisen, in welcher der Verbindungshebel in wenigstens einer Dreh winkelstellung des Innenrotors angeordnet ist. Die Verbindungshebelaufnahme ist eine an dem Außenrotor und/oder dem Innenrotor ausgebildete Aussparung, welche die Innenumfangsfläche des Außenrotors und/oder die Außenumfangsfläche des Innenrotors durchgreift. In anderen Wor ten ist die Verbindungshebelaufnahme entweder nur in dem Außenrotor, nur in dem Innenrotor oder sowohl in dem Außenrotor als auch in dem Innenrotor ausgebildet. In letzterem Fall ist die Verbindungshebelaufnahme mehrteilig und setzt sich aus einem in dem Außenrotor ausgebildeten ersten Teil und einem in dem Innenrotor ausgebildeten zweiten Teil zusammen.
Während einer Drehbewegung des Außenrotors und des Innenrotors passiert der Verbindungshe bel einmal pro Umdrehung die Dichtstelle. Um ein zuverlässiges Anliegen der Innenumfangsflä che an der Außenumfangsfläche abseits des Verbindungshebels zu erzielen, ist die Verbindungs hebelaufnahme derart ausgestaltet, dass der Verbindungshebels zumindest bereichsweise in ihr aufgenommen ist, nämlich insbesondere bei seinem Passieren der Dichtstelle. In der genannten Drehwinkel Stellung ist der Dichthebel zumindest größtenteils in der Dichthebel aufnahm e ange ordnet, beispielsweise greift er über seine gesamte Erstreckung in Umfangsrichtung in die Dicht- hebelaufnahme ein. Vorzugsweise liegt die erste Verbindungshebeldrehachse, um welche der Ver bindungshebel an dem Innenrotor drehbar gelagert ist, in der Verbindungshebelaufnahme vor. Beispielsweise ist es vorgesehen, dass eine der Verbindungshebeldrehachsen, also entweder die erste Verbindungshebel drehachse oder die zweite Verbindungshebeldrehachse, permanent und so mit unabhängig von der Drehwinkel Stellung in der Verbindungshebelaufnahme angeordnet ist. Die j eweils andere der Verbindungshebel drehachsen liegt hingegen überhaupt nicht oder lediglich zeit weise, insbesondere in der Drehwinkel Stellung beziehungsweise einem die Drehwinkel Stellung aufnehmenden Drehwinkelstellungsbereich in der Verbindungshebelaufnahme vor. Ist die Verbin dungshebelaufnahme mehrteilig, so liegt die jeweilige Verbindungshebeldrehachse entweder in dem ersten Teil oder in dem zweiten Teil der Verbindungshebelaufnahme vor, jedoch nicht außer halb von diesen.
Die Verbindungshebelaufnahme weist in Umfangsrichtung bevorzugt Abmessungen auf, welche einer Erstreckung des Verbindungshebels in derjenigen Richtung entspricht, in welcher er seine größten Abmessungen aufweist. Beispielsweise beträgt die Erstreckung der Verbindungshebelauf nahme in Umfangsrichtung insoweit zumindest einem Abstand zwischen der ersten Verbindungs hebeldrehachse und der zweiten Verbindungshebel drehachse. Hierdurch ist sichergestellt, dass der Verbindungshebel zumindest größtenteils oder sogar vollständig in der Dichthebelaufnahme auf genommen werden und somit die Dichtstelle verlustfrei passieren kann.
Der Verbindungshebel kann grundsätzlich unabhängig von dem Vorliegen oder der Ausgestal tung der Verbindungshebelaufnahme gerade sein beziehungsweise einen geraden Verlauf aufwei sen. Beispielsweise ist hierbei eine dem Innenrotor zugewandte Innenseite des Verbindungshebels und/oder eine dem Außenrotor zugewandte Außenseite des Verbindungshebels gerade. Insbeson dere verläuft die Innenseite und/oder die Außenseite - im Schnitt gesehen - parallel zu einer ge dachten Ebene, die sowohl die erste Verbindungshebeldrehachse als auch die zweite Verbindungs hebeldrehachse in sich aufnimmt. Die Innenseite und/oder die Außenseite weist hierbei eine Er streckung zwischen den Verbindungshebeldrehachsen auf, welche mindestens 40 %, mindestens 50 %, mindestens 60 %, mindestens 70 % oder mindestens 80 % des Abstands zwischen den Ver bindungshebeldrehachsen entspricht. Alternativ kann der Verbindungshebel jedoch auch ge krümmt sein. Hierzu ist zum Beispiel die Innenseite und/oder die Außenseite des Verbindungshe bels mit einem von Null verschiedenen Krümmungsradius ausgebildet.
Besonders bevorzugt ist es vorgesehen, dass der Verbindungshebel in der Drehwinkel Stellung, in welcher er in der Verbindungshebelaufnahme angeordnet ist, die Innenkonturfläche des Außenro tors und/oder die Außenkonturfläche des Innenrotors zumindest bereichsweise vervollständigt. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass der Verbindungshebel auf seiner in radialer Richtung außen liegenden Seite gekrümmt ist, wobei die Krümmung bevorzugt denselben oder zumindest einen ähnlichen Krümmungsradius aufweist wie die Innenkonturfläche des Außenrotors und/oder die Außenkonturfläche des Innenrotors. Beispielsweise liegt der Krümmungsradius der Krüm mung des Verbindungshebels zwischen einem Krümmungsradius der Außenkonturfläche des In nenrotors und einem Krümmungsradius der Innenkonturfläche des Außenrotors. Hierdurch ist der Verbindungshebel in der Drehwinkel Stellung auf ideale Art und Weise an die Innenkonturfläche des Außenrotors und/oder die Außenkonturfläche des Innenrotors angepasst, sodass bei seinem Passieren der Dichtstelle keine zusätzliche Reibung auftritt.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Außenrotor und/oder der Innenrotor (j eweils) eine Lageraufnahme aufweisen, in welcher ein jeweiliges Lagerelement des Verbindungshebels zur drehbaren Lagerung des Verbindungshebels und/oder zur Ausbildung einer Labyrinthdichtung drehbar gelagert ist. Die Lageraufnahme liegt vorzugsweise als Vertiefung in dem Außenrotor beziehungsweise dem Innenrotor vor. Sie durchgreift hierbei die Außenumfangsfläche des Innen rotors beziehungsweise die Innenumfangsfläche des Außenrotors unter Ausbildung einer Mün dungsöffnung. Durch die Mündungsöffnung mündet die Lageraufnahme in den Fluidraum ein. Beispielsweise verfügt lediglich der Außenrotor, nicht jedoch der Innenrotor, über die Lagerauf nahme. Umgekehrt kann es vorgesehen sein, dass lediglich der Innenrotor, nicht jedoch der Au ßenrotor, die Lageraufnahme aufweist. Vorzugsweise ist jedoch sowohl in dem Außenrotor als auch in dem Innenrotor jeweils eine Lageraufnahme ausgebildet, in welche der Verbindungshebel beziehungsweise dessen Lagerelement eingreift. Vorzugsweise ist das Lagerelement vollständig in der Lageraufnahme aufgenommen und der Verbindungshebel erstreckt sich durch die Mün dungsöffnung hindurch, nämlich ausgehend von dem Lagerelement aus der Lageraufnahme her aus.
Das Lagerelement und die Lageraufnahme sind zur drehbeweglichen Lagerung des Verbindungs hebels an dem Außenrotor beziehungsweise dem Innenrotor vorgesehen und ausgestaltet, nämlich um die jeweilige Drehachse. Hierzu ist insbesondere das Lagerelement kreiszylindrisch oder zu mindest Teil kreiszylindrisch. Die Lageraufnahme ist in jedem Fall an das Lagerelement form- und abmessungsangepasst, weist also dieselbe Form und dieselbe oder zumindest nahezu diesel ben Abmessungen auf. Das Lagerelement und die Lageraufnahme bilden insoweit gemeinsam ein Gleitlager für den Verbindungshebel an dem jeweiligen Rotor aus.
Zusätzlich oder alternativ bilden die Lageraufnahme und das Lagerelement eine Labyrinthdich tung aus, mittels welcher die erste Fluidkammer und die zweite Fluidkammer strömungstechnisch voneinander getrennt sind. Hierzu liegen das Lagerelement und eine die Lageraufnahme begren zende Wand, die von dem jeweiligen Rotor gebildet ist, gleitend aneinander an. Der zwischen dem Lagerelement und der Wand verbleibende Spalt ist derart bemessen, dass eine hinreichende Dicht heit zwischen den Fluidkammern realisiert ist. Vorzugsweise dient das Zusammenwirken des La gerelements und der Lageraufnahme sowohl der drehbaren Lagerung des Verbindungshebels an dem jeweiligen Rotor als auch der zuverlässigen Abdichtung. Hierdurch wird eine besonders hohe Effizienz der Fluidenergiemaschine realisiert.
Besonders bevorzugt ist es vorgesehen, dass die Lageraufnahme in axialer Richtung zumindest einseitig offen ist. Dies ermöglicht ein Einschieben des Lagerelement in die Lageraufnahme in axialer Richtung. Bei einer solchen Ausgestaltung der Fluidenergiemaschine wird der Verbin dungshebel beziehungsweise dessen Lagerelement von den den Fluidraum begrenzenden Seiten wänden in der Lageraufnahme gehalten. Eine separate Befestigung zum Festsetzen des Lagerele ment in der Lageraufnahme in axialer Richtung wird daher nicht benötigt, sodass ein besonders einfacher und kostengünstiger Aufbau der Fluidenergiemaschine realisiert ist. Beispielsweise ist es vorgesehen, dass die Lageraufnahme in axialer Richtung lediglich einseitig offen ist und ander seitig von einer Wand des jeweiligen Rotor begrenzt wird. Besonders bevorzugt ist die Lagerauf nahme in axialer Richtung jedoch beidseitig offen, nämlich insbesondere derart, dass das Einschie ben des Lagerelement in die Lageraufnahme aus beiden Richtungen erfolgen kann.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Verbindungshebel durch eine Mündungsöff nung der Lageraufnahme aus der Lageraufnahme herausragt. Hierauf wurde vorstehend bereits hingewiesen. Die Lageraufnahme ist bereichsweise randoffen, weist also im Querschnitt gesehen keinen durchgehenden Rand auf, sondern der Rand ist bereichsweise unterbrochen, nämlich durch die Mündungsöffnung. Das bedeutet, dass die Mündungsöffnung in Umfangsrichtung gesehen beidseitig von dem Rand begrenzt ist. Durch die Mündungsöffnung hindurch erstreckt sich der Verbindungshebel aus der Lageraufnahme heraus. Mit einer solchen Ausgestaltung der Fluidener giemaschine können die bereits beschriebenen Vorteile erzielt werden.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Lageraufnahme über einen Winkelbereich von mindestens 225°, mindestens 270° oder mindestens 315° in Umfangsrichtung randgeschlossen ausgebildet ist. Umgekehrt bedeutet dies, dass die Mündungsöffnung in Umfangsrichtung eine Erstreckung von höchstens 135°, höchstens 90° oder höchstens 45° aufweist. Hierdurch wird ei nerseits eine zuverlässige Lagerung des Verbindungshebels in der Lageraufnahme und anderer seits die bereits beschriebene Abdichtung durch Ausbildung der Labyrinthdichtung realisiert. Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Lagerelement des Verbindungshebels hohl ist und sich ein Grundelement des Verbindungshebels aus dem Lagerelement heraus erstreckt. Beispielsweise ist das Lagerelement insoweit hohlkreiszylinderförmig oder zumindest hohlteil- kreiszylinderförmig und weist einen Spalt auf, durch welchen das Grundelement in es eingreift. Das Lagerelement liegt also beispielsweise nach Art einer geschlitzten Hülse vor. Bevorzugt be steht das Lagerelement aus einem Material, welches von einem Material des Grundelements ver schieden ist. Bevorzugt ist das Material des Lagerelements weicher als das Material des Verbin dungshebels, insbesondere verfügt es über bessere Gleiteigenschaften. Das Lagerelement dient insoweit einer reibungsarmen Lagerung des Verbindungshebels an dem jeweiligen Rotor. Es kann vorgesehen sein, dass das Lagerelement separat von dem Grundelement hergestellt und nachfol gend mit diesem verbunden beziehungsweise an diesem befestigt wird. Es kann jedoch auch vor gesehen sein, dass das Lagerelement als Beschichtung auf das Grundelement aufgebracht wird. Besonders bevorzugt weist der Verbindungshebel im Schnitt gesehen auf gegenüberliegenden Sei ten jeweils ein solches Lagerelement auf, welches in eine an dem jeweiligen Rotor ausgebildete Lageraufnahme eingreift.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass in dem Innenrotor wenigstens eine in die erste Fluidkammer einmündende Innenrotorfluiddurchtrittsöffnung und in dem Außenrotor die wenigs tens eine in die zweite Fluidkammer einmündende Außenrotorfluiddurchtrittsöffnung ausgebildet ist, wobei in Umfangsrichtung gesehen die wenigstens eine Innenrotorfluiddurchtrittsöffnung und/oder die wenigstens eine Außenrotorfluiddurchtrittsöffnung zwischen der ersten Verbin dungshebeldrehachse und der zweiten Verbindungshebeldrehachse angeordnet sind. Die beiden Fluiddurchtrittsöffnungen, also die Innenrotorfluiddurchtrittsöffnung und die Außenrotorflu- iddurchtrittsöffnung, dienen dem Einbringen von Fluid in die jeweilige Fluidkammer oder dem Ausbringen des Fluids aus der jeweiligen Fluidkammer. Durch die Innenrotorfluiddurchtrittsöff- nung kann also beispielsweise der ersten Fluidkammer Fluid zugeführt oder aus ihr entnommen werden. Entsprechend kann durch die Außenrotorfluiddurchtrittsöffnung der zweiten Fluidkam mer Fluid zugeführt oder aus ihr entnommen werden.
Bevorzugt ist es vorgesehen, dass eine Durchströmungsrichtung der Fluiddurchtrittsöffnungen während eines Betriebs der Fluidenergiemaschine gleich bleibt. Beispielsweise ist also die Innen- rotorfluiddurchtrittsöffnung als Fluideinlassöffnung und die Außenrotorfluiddurchtrittsöffnung als Fluidauslassöffnung ausgebildet. Durch die Fluideinlassöffnung wird der ersten Fluidkammer zumindest zeitweise Fluid zugeführt, wohingegen es durch die Fluidauslassöffnung zumindest zeitweise aus der zweiten Fluidkammer entnommen wird.
Um über einen möglichst weiten Drehwinkelbereich des Innenrotors und des Außenrotors hinweg Fluid in die Fluidkammem ein beziehungsweise aus ihnen ausbringen zu können, ist zumindest eine der Fluiddurchtrittsöffnungen im Bereich des Verbindungshebels angeordnet. Hierzu liegt sie in Umfangsrichtung gesehen zwischen der ersten Verbindungshebeldrehachse und der zweiten Verbindungshebeldrehachse vor, beispielsweise jeweils in zumindest einer Drehwinkel Stellung des Außenrotors beziehungsweise des Innenrotors in etwa mittig. Bevorzugt gilt dies jeweils so wohl für die Innenrotorfluiddurchtrittsöffnung als auch für die Außenrotorfluiddurchtrittsöffnung. Es kann vorgesehen sein, dass die jeweilige Fluiddurchtrittsöffnung ausschließlich zwischen der ersten Verbindungshebel drehachse und der zweiten Verbindungshebeldrehachse in den Fluidraum einmündet, die Fluiddurchtrittsöffnung beziehungsweise ihre Mündungsöffnung sich also nicht in Umfangsrichtung über die Verbindungshebel drehachsen hinaus erstreckt. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Fluiddurchtrittsöffnung beziehungsweise ihre Mündungsöffnung ledig lich bereichsweise zwischen den Verbindungshebeldrehachsen angeordnet ist und sich über zu mindest eine der Verbindungshebeldrehachsen in Umfangsrichtung hinaus erstreckt.
Es kann vorgesehen sein, dass die beiden Fluiddurchtrittsöffnungen in Umfangsrichtung miteinan der in Überdeckung vorliegen oder sogar miteinander fluchten. Vorzugsweise sind sie jedoch in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt, insbesondere läuft die Innenrotorfluiddurchtrittsöffnung der Außenrotorfluiddurchtrittsöffnung in Drehrichtung des Innenrotors nach. In der Drehrichtung gesehen liegt also Außenrotorfluiddurchtrittsöffnung vor der Innenrotorfluiddurchtrittsöffnung. Besonders bevorzugt ist dies über eine vollständige Umdrehung des Innenrotors beziehungsweise des Außenrotors hinweg der Fall.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die wenigstens eine Innenrotorfluiddurchtritts öffnung zumindest bereichsweise in eine Verbindungshebelaufnahme des Innenrotors einmündet, in welche der Verbindungshebel in der wenigstens einen Drehwinkel Stellung des Innenrotors ein greift. Auf das Vorliegen der Verbindungshebelaufnahme wurde bereits hingewiesen. Um über einen möglichst weiten Drehwinkelbereich durch die Innenrotorfluiddurchtrittsöffnung das Ein bringen des Fluids in die erste Fluidkammer beziehungsweise das Entnehmen des Fluids aus der ersten Fluidkammer zu ermöglichen, mündet die Innenrotorfluiddurchtrittsöffnung in die Verbin dungshebelaufnahme ein. Das bedeutet, dass sie in wenigstens einer Drehwinkel Stellung des In nenrotors beziehungsweise des Außenrotors in Umfangsrichtung von dem Verbindungshebel Übergriffen ist. Es kann vorgesehen sein, dass die Innenrotorfluiddurchtrittsöffnung ausschließlich mit der Verbindungshebelaufnahme in Überdeckung steht, in Umfangsrichtung also nicht über diese hinausragt. Alternativ mündet lediglich ein Teil der Innenrotorfluiddurchtrittsöffnung in die Verbindungshebelaufnahme ein, wohingegen ein anderer Teil abseits der Verbindungshebelauf nahme in die Fluidkammer einmündet. Dies ermöglicht ein verlustarmes Ein- beziehungsweise Ausströmen des Fluids durch die Innenrotorfluiddurchtrittsöffnung.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Innenrotorfluiddurchtrittsöffnung über ihre Erstreckung eine gleichbleibende Durchströmungsquerschnittsfläche aufweist oder düsenartig ausgestaltet ist. In anderen Worten bleiben eine Form sowie ein Flächeninhalt der Durchströ mungsquerschnittsfläche über die gesamte Erstreckung der Innenrotorfluiddurchtrittsöffnung gleich. Hierdurch wird das hindurchströmen des Fluids durch die Innenrotorfluiddurchtrittsöff- nung mit besonders geringen Verlusten ermöglicht, sodass sich wiederum eine hohe Effizienz der Fluidenergiemaschine ergibt. Alternativ ist es vorgesehen, dass die Innenrotorfluiddurchtrittsöff- nung düsenartig ist. Hierunter ist zu verstehen, dass sich der Durchströmungsquerschnittsflächen inhalt über die Erstreckung der Innenrotorfluiddurchtrittsöffnung hinweg verringert, insbesondere in Richtung des Fluidraums. Hierdurch wird das Einbringen von unter hohem Druck stehenden Fluid in den Fluidraum und ein schlagartiges Verdampfen des Fluids nach seinem Einbringen in den Fluidraum ermöglicht.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass mehrere Innenrotorfluiddurchtrittsöffnungen vorliegen, die in die erste Fluidkammer einmünden, insbesondere in Umfangsrichtung beabstandet voneinander und/oder in axialer Richtung in Überdeckung miteinander. Die bereits erwähnte In- nenrotorfluiddurchtrittsöffnung ist Bestandteil der mehreren Innenrotorfluiddurchtrittsöffnungen. Zusätzlich zu dieser liegt also zumindest eine weitere Innenrotorfluiddurchtrittsöffnung vor, die in die erste Fluidkammer einmündet. Beispielsweise sind die Innenrotorfluiddurchtrittsöffnungen ab seits der ersten Fluidkammer strömungstechnisch aneinander angeschlossen, sodass das Fluid die Innenrotorfluiddurchtrittsöffnungen strömungstechnisch parallel in Richtung der ersten Fluidkam mer durchströmt. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Innenrotorfluiddurchtrittsöffnun- gen separat voneinander mit dem Fluid beaufschlagbar sind und zum das zeitweise auch separat voneinander mit dem Fluid beaufschlagt werden. Das bedeutet, dass zumindest zeitweise lediglich ein Teil der Innenrotorfluiddurchtrittsöffnungen, beispielsweise lediglich eine einzige der Innen- rotorfluiddurchtrittsöffnungen, mit dem Fluid beaufschlagt werden, und dass zumindest zeitweise eine größere Anzahl an Innenrotorfluiddurchtrittsöffnungen, beispielsweise alle Innenrotorflu- iddurchtrittsöffnungen, mit dem Fluid beaufschlagt werden.
Die Innenrotorfluiddurchtrittsöffnungen münden beab standet voneinander in die erste Fluidkam mer ein, nämlich insbesondere in Umfangsrichtung beabstandet voneinander. Hierdurch wird ein besonders effizienter Betrieb der Fluidenergiemaschine ermöglicht, da das Einbringen oder Ent nehmen des Fluids über die so angeordneten Innenrotorfluiddurchtrittsöffnungen bei unterschied lichen Drehwinkel Stellungen der Rotoren zueinander erfolgt beziehungsweise zumindest erfolgen kann. Zusätzlich oder alternativ liegen die Innenrotorfluiddurchtrittsöffnungen in axialer Richtung in Überdeckung zueinander vor. Hierunter ist zu verstehen, dass sie an derselben axialen Position angeordnet sind. Liegen mehr als zwei Innenrotorfluiddurchtrittsöffnungen vor, so sind diese be vorzugt in Umfangsrichtung äquidistant zueinander angeordnet. Die Innenrotorfluiddurchtrittsöff- nungen weisen also zueinander identische Abstände auf. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Innenrotorfluiddurchtrittsöffnungen gleichmäßig über den Umfang des Innenrotors verteilt ange ordnet sind. Insgesamt wird mit der beschriebenen Ausgestaltung der Fluidenergiemaschine ein effektiver Betrieb mit unterschiedlichen Fluiden beziehungsweise bei unterschiedlichen Aggregat zuständen des Fluids ermöglicht.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Innenrotor auf einer an dem Maschinenge häuse gelagerten Maschinenwelle der Fluidenergiemaschine angeordnet und starr mit ihr verbun den ist. Über die Maschinenwelle stellt die Fluidenergiemaschine mechanische Energie bereit oder es wird ihr mechanische Energie zugeführt. Die Maschinenwelle ist insoweit eine Antriebswelle beziehungsweise eine Abtriebswelle der Fluidenergiemaschine. Die Maschinenwelle ist mit dem Innenrotor starr verbunden und durchgreift ihn in axialer Richtung zumindest bereichsweise, be vorzugt vollständig. Beispielsweise steht die Maschinenwelle in axialer Richtung gesehen beid seitig über den Innenrotor über. Eine solche Ausgestaltung ermöglicht eine einfache und platzspa rende Konstruktion.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass in der Maschinenwelle und/oder der Zentralwelle ein zumindest zeitweise, insbesondere nur zeitweise, mit der wenigstens einen Innenrotorflu- iddurchtrittsöffnung in Strömungsverbindung stehender Hohlraum ausgebildet oder eine zumin dest zeitweise, insbesondere nur zeitweise, mit der wenigstens einen Innenrotorfluiddurchtrittsöff- nung in Strömungsverbindung stehende Fluidleitung angeordnet ist. In der Maschinenwelle bezie hungsweise der Zentralwelle liegt der Hohlraum vor. Alternativ ist in ihr die Fluidleitung ange ordnet. Es kann hierbei vorgesehen sein, dass die Maschinenwelle als Hohlwelle vorliegt, also stets den Hohlraum aufweist, und dass die Fluidleitung in dem Hohlraum vorliegt. Der Hohlraum beziehungsweise die Fluidleitung sind zumindest zeitweise mit der Innenrotorfluiddurchtrittsöff- nung strömungsverbunden. Insbesondere liegt die Strömungsverbindung lediglich zeitweise vor. Über den Hohlraum beziehungsweise die Fluidleitung wird der Innenrotorfluiddurchtrittsöffnung und über diese der ersten Fluidkammer zumindest zeitweise Fluid zugeführt oder entnommen. Eine solche Ausgestaltung der Fluidenergiemaschine ermöglicht eine kompakte Bauform und zu dem ein gezieltes Zuführen beziehungsweise Entnehmen des Fluids.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das hydrostatische Lager über den Hohlraum und/oder die Fluidleitung zumindest zeitweise mit Fluid beaufschlagt ist. Das hydrostatische Lager liegt bevorzugt zwischen der Zentralwelle und dem Innenrotor vor, konkret zwischen einer Au ßenumfangsfläche der Zentralwelle und einer Innenumfangsfläche des Innenrotors. Zwischen der Außenumfangsfläche und der Innenumfangsfläche liegt ein Lagerspalt vor, der vorzugsweise in Umfangsrichtung durchgehend ist. Während des Betriebs der Fluidenergiemaschine wird zumin dest zeitweise, vorzugsweise permanent, Fluid in den Lagerspalt eingebracht. Dies erfolgt insbe sondere derart, dass der in dem Lagerspalt vorliegende Druck des Fluids hinreichend ist, um die Außenumfangsfläche von der Innenumfangsfläche durchgehend zu separieren, also ein Abheben der Innenumfangsfläche von der Außenumfangsfläche zu bewirken. Hierdurch wird eine beson ders reibungsarme Lagerung erzielt.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Maschinenwelle oder die Zentralwelle als Hohlwelle ausgebildet ist und eine einen Fluidkanal aufweisende stationäre Fluidzuführlanze in den Hohlraum der Maschinenwelle oder der Zentralwelle eingreift, in deren Mantelfläche eine Fluidübertrittsöffnung ausgebildet ist, die zeitweise, insbesondere lediglich zeitweise, über eine Fluiddurchlassöffnung der Maschinenwelle oder der Zentralwelle mit der wenigstens einen Innen- rotorfluiddurchtrittsöffnung in Strömungsverbindung steht. Die Maschinenwelle beziehungsweise Hohlwelle ist bezüglich des Maschinengehäuses drehbar gelagert, wohingegen die Zentralwelle bezüglich des Maschinengehäuses ortsfest ist. Die Fluidzuführlanze, welche in die Maschinen welle beziehungsweise die Zentralwelle hineinragt, ist in jedem Fall ortsfest bezüglich des Ma schinengehäuses. Anders ausgedrückt ist die Maschinenwelle bezüglich der Fluidzuführlanze drehbar.
Über die Fluidzuführlanze ist der ersten Fluidkammer zumindest zeitweise Fluid zuführbar bezie hungsweise wird der ersten Fluidkammer zumindest zeitweise Fluid zugeführt. Hierzu steht die Fluidzuführlanze zumindest zeitweise, insbesondere nur zeitweise, über die Fluidübertrittsöffnung und die Fluiddurchlassöffnung sowie die Innenrotorfluiddurchtrittsöffnung mit der ersten Fluid kammer in Strömungsverbindung. Die Fluidübertrittsöffnung liegt in der Mantelfläche der Fluid- zuführlanze vor, die Fluiddurchlassöffnung in der Maschinenwelle beziehungsweise der Zentral welle, insbesondere in einer Mantelfläche der Maschinenwelle oder der Zentralwelle. Beispiels weise sind die Fluidübertrittsöffnung und die Fluiddurchlassöffnung derart angeordnet und ausge bildet, dass sie lediglich zeitweise, nämlich in einem begrenzten Drehwinkelbereich, miteinander in Überdeckung stehen, so dass das Fluid aus der Fluidzuführlanze in die Fluiddurchlassöffnung einströmen kann.
Die Fluiddurchlassöffnung steht mit der Innenrotorfluiddurchtrittsöffnung in Strömungsverbin dung, im Falle der als Hohlwelle ausgestalteten Maschinenwelle besonders bevorzugt durchge hend, also unabhängig von einer Drehwinkel Stellung des Innenrotors beziehungsweise des Außen rotors. Beispielsweise steht die Fluiddurchlassöffnung permanent in Strömungsverbindung mit ei ner Radialbohrung des Innenrotors, dessen dem ersten Fluidraum zugewandte Mündungsöffnun gen beziehungsweise dessen Durchgreifen einer dem ersten Fluidraum zugewandten Seite die In- nenrotorfluiddurchtrittsöffnung bildet. Liegt hingegen die Zentralwelle als Hohlwelle vor, so steht die Fluiddurchlassöffnung lediglich zeitweise, nämlich in Abhängigkeit von der Drehwinkelwel lung des Innenrotors bezüglich der Zentralwelle, mit der Innenrotorfluiddurchtrittsöffnung in Strö mungsverbindung. Besonders bevorzugt mündet die Fluiddurchlassöffnung in den Spalt des hyd rostatischen Lagers ein, insbesondere durchgehend. Dem Lager beziehungsweise dessen Spalt wird also über die Fluiddurchlassöffnung zumindest zeitweise, vorzugsweise während des Be triebs der Fluidenergiemaschine permanent, Fluid zugeführt. Die Fluiddurchlassöffnung ist vor zugsweise im Querschnitt rund. Eine solche Ausgestaltung ermöglicht ein besonders einfaches und effektives Einbringen des Fluids in die erste Fluidkammer.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass sie durch Strömungsquerschnittsfläche der Strö mungsverbindung einstellbar ist, insbesondere durch Drehen der Fluidzuführlanze bezüglich der Maschinenwelle oder der Zentralwelle. Bevorzugt ist ein Durchströmungsquerschnittsflächenin- halt, über welchen der Fluidkanal an die erste Fluidkammer strömungstechnisch angebunden ist, durch Verlagern oder Drehen der Fluidzuführlanze einstellbar. Beispielsweise entspricht der Durchströmungsquerschnittsflächeninhalt in einer ersten Stellung der Fluidzuführlanze einem ers ten Durchströmungsquerschnittsflächeninhalt und in einer zweiten Stellung der Fluidzuführlanze einem zweiten Durchströmungsquerschnittsflächeninhalt, die von dem ersten Durchströmungs- querschnittsflächeninhalt verschieden ist. Unter der Stellung wird bevorzugt eine Drehwinkel Stellung verstanden; es kann sich bei der Stellung jedoch auch um eine Stellung in axialer Richtung handeln. Bevorzugt ist die Fluidzuführlanze mit einem Stellantrieb antriebstech nisch gekoppelt, mittels welchem sie verlagert beziehungsweise gedreht werden kann. Mit der beschriebenen Vorgehensweise kann die Leistung der Fluidenergiemaschine auf besonders einfa che Art und Weise eingestellt werden.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Abmessungen der Fluidübertrittsöffnung und/oder Abmessungen der Innenrotorfluiddurchtrittsöffnung in Umfangsrichtung mindestens 50 %, mindestens 70 % oder mindestens 90 % des Abstands zwischen der ersten Verbindungshebel drehachse und der zweiten Verbindungshebeldrehachse beträgt. Die genannten Abmessungen lie gen in Umfangsrichtung vor. Bevorzugt weist die Fluidübertrittsöffnung beziehungsweise die In- nenrotorfluiddurchtrittsöffnung in einer senkrecht auf dieser Richtung stehenden weiteren Rich tung, insbesondere in axialer Richtung, ähnliche Abmessungen auf, sodass sich ein runder Quer schnitt oder ein quadratischer Querschnitt der Öffnung ergibt. Insbesondere betragen die Abmes sungen in der weiteren Richtung mindestens 50 % und höchstens 150 % der Abmessungen in der erstgenannten Richtung, vorzugsweise mindestens 75 % und höchstens 125 % oder mindestens 90 % und höchstens 110 %. Hierdurch ergibt sich eine sehr große Durchströmungsquerschnittsfläche, welche von dem Fluid mit geringen Strömungsverlusten durchströmt wird. Hierdurch ergibt sich eine hohe Effizienz der Fluidenergiemaschine.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Fluidsammelkammer in axialer Richtung beidseitig von die Lagerstellen aufweisenden Gehäuseseitenwänden des Maschinengehäuses, in radialer Richtung nach innen von dem Außenrotor und in radialer Richtung nach außen von einem die Gehäuseseitenwände verbindenden Verbindungsring begrenzt ist. Die Fluidsammelkammer umgreift den Außenring in Umfangsrichtung gesehen vollständig und durchgehend. Sie wird von den Gehäuseseitenwänden, dem Verbindungsring und dem Außenrotor gemeinsam begrenzt. Sie liegt in Form eines Rings und insoweit als Ringkammer vor. Der Verbindungsring dient zum einen einer mechanischen Befestigung der Gehäuseseitenwände aneinander und zum anderen dem Aus bilden der Fluidsammelkammer. Mit Hilfe des Verbindungsring kann eine mechanisch äußerst steife Ausgestaltung der Fluidenergiemaschine realisiert sein.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Fluidsammelkammer strömungstechnisch an einen Kondensator angeschlossen ist und/oder zumindest bereichsweise von einer den Kondensa tor ausbildenden Oberflächenvergrößerungseinrichtung begrenzt ist. Der Kondensator dient einem kühlen des Fluids in der Fluidsammelkammer. In anderen Worten ist der Kondensator entsprechend zum Kühlen des in der Fluidsammelkammer befindlichen Fluids vorgesehen und ausgestaltet. Vorzugsweise wird der Kondensator zum Kühlen des Fluids mit einem Kühlmittel beaufschlagt. Es kann vorgesehen sein, dass der Kondensator strömungstechnisch an die Fluid sammelkammer angeschlossen ist, sodass das in der Fluidsammelkammer vorliegende Fluid nach seinem Einströmen in die Fluidsammelkammer dem Kondensator zugeführt wird. Das bedeutet, dass das Fluid aus der Fluidsammelkammer ausströmt und zu dem Kondensator gelangt. Beispiels weise ist der Kondensator über eine entsprechende Fluidleitung an die Fluidsammelkammer strö mungstechnisch angeschlossen.
Zusätzlich oder alternativ ist die Fluidsammelkammer von der Oberflächenvergrößerungseinrich tung begrenzt, insbesondere in radialer Richtung nach außen. Die Oberflächenvergrößerungsein richtung ist Bestandteil des Kondensators. Die Oberflächenvergrößerungseinrichtung verfügt über wenigstens ein in die Fluidsammelkammer hineinragendes Oberflächenvergrößerungselement, vorzugsweise über eine Mehrzahl von in die Fluidsammelkammer hineinragenden Oberflächen vergrößerungselementen. Das Oberflächenvergrößerungselement liegt vorzugsweise in Form ei nes Vorsprungs vor. Mittels der Oberflächenvergrößerungseinrichtung ist ein besonders effektives Kühlen des Fluids in der Fluidsammelkammer möglich. Hierzu wird die Temperatur der Oberflä chenvergrößerungseinrichtung verringert, beispielsweise durch das Beaufschlagen des Kondensa tors mit dem Kühlmittel. Beispielsweise ist es vorgesehen, dass die Oberflächenvergrößerungsein richtung in radialer Richtung innen die Fluidsammelkammer begrenzt und in radialer Richtung außen von dem Kühlmittel angeströmt wird.
Die Verwendung des Kondensators ermöglicht eine besonders effektive Verwendung der Fluid energiemaschine in einem Kreisprozess, beispielsweise einem Claudius-Rankine-Kreisprozess (CRC) oder einem Organic-Rankine-Kreisprozess (ORC).
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Außenrotor an einem ersten Gehäuseteil des Maschinengehäuses und der Innenrotor an einem zweiten Gehäuseteil des Maschinengehäuses ge lagert ist und die beiden Gehäuseteile zur Einstellung eines Spaltmaßes zwischen der Innenum fangsfläche des Außenrotors und der Außenumfangsfläche des Innenrotors an der Dichtstelle ge geneinander verlagerbar sind, insbesondere linear gegeneinander verlagerbar. Das Spaltmaß, wel ches sich an der Dichtstelle zwischen der Innenumfangsfläche und der Außenumfangsfläche ein stellt, ist im Wesentlichen von Herstellungstoleranzen bei dem Herstellen der Fluidenergiema schine abhängig. Um ein geringes Spaltmaß zu erzielen, sind somit äußerst enge Fertigungstole ranzen einzuhalten. Da dies kostspielig ist und sich ohnehin über die Lebensdauer der Fluidenergiemaschine Verän derungen des Spaltmaßes ergeben können, sollen der Außenrotor und Innenrotor in radialer Rich tung gegeneinander verstellbar sein, sodass das Spaltmaß auch nach der Herstellung der Fluid energiemaschine veränderbar ist. Hierzu weist das Maschinengehäuse den ersten Gehäuseteil und den zweiten Gehäuseteil auf. Die beiden Gehäuseteile sind gegeneinander verlagerbar, nämlich in radialer Richtung. Da an dem ersten Gehäuseteil der Außenrotor und an dem zweiten Gehäuseteil der Innenrotor gelagert sind, ist auf diese Art und Weise das Spaltmaß anpassbar. Eine solche Ausgestaltung der Fluidenergiemaschine ermöglicht ein kostengünstiges Herstellen der Fluidener- giemaschine, da vergleichsweise große Herstellungstoleranzen vorliegen können und dennoch das gewünschte Spaltmaß erzielbar ist.
In diesem Zusammenhang stellt beispielsweise die Zentralwelle einen der Gehäuseteile des Ma schinengehäuses dar. Einer der Rotoren, beispielsweise der Innenrotor, ist an der Zentralwelle und entsprechend dem Gehäuseteil des Maschinengehäuses gelagert. Ein anderer der Rotoren, bei spielsweise der Außenrotor, ist an einem anderen Gehäuseteil des Maschinengehäuses gelagert. Entsprechend lässt sich auch bei einer solchen Ausgestaltung das Spaltmaß auf besonders einfache Art und Weise anpassen, sodass sich eine besonders lange Lebensdauer der Fluidenergiemaschine ergibt, da bei einer verschleißbedingten Veränderung des Spaltmaßes dieses justiert werden kann.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Innenrotor als erster Innenrotor mehrerer Innenrotoren, der Außenrotor als erster Außenrotor mehrerer Außenrotoren sowie der Verbin dungshebel als erster Verbindungshebel mehrerer Verbindungshebel vorliegt und der erste Innen rotor, der erste Außenrotor sowie der erste Verbindungshebel Teil einer ersten Rotoranordnung sind, und dass zusätzlich zu der ersten Rotoranordnung eine zweite Rotoranordnung mit einem zweiten der Innenrotoren, einem zweiten der Außenrotoren und einem zweiten der Verbindungs hebel vorliegt, wobei die Innenrotoren oder die Außenrotoren der Rotoranordnungen starr mitei nander verbunden sind.
Die Fluidenergiemaschine besteht also nicht aus einer einzigen Rotoranordnung, sondern vielmehr aus mehreren Rotoranordnungen, welche antriebstechnisch miteinander verbunden sind oder zu mindest miteinander verbunden sein können. Für die erste Rotoranordnung sind die Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung uneingeschränkt heranziehbar. Dies gilt ebenso für die weiteren Rotoreinrichtungen, insbesondere die zweite Rotoreinrichtung. Beispielsweise ist die zweite Ro toreinrichtung identisch zu der ersten Rotoreinrichtung aufgebaut. Die antriebstechnische Verbin dung der Rotoranordnungen ist durch das Verbinden der Innenrotoren oder der Außenrotoren miteinander hergestellt. Durch die Verwendung mehrerer Rotoranordnungen kann die Leistung der Fluidenergiemaschine einfach skaliert werden. Zudem kann das an der Maschinenwelle be reitgestellte Drehmoment vergleichmäßigt werden.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass mindestens zwei Seitenwände zweier Rotoran ordnungen von einer gemeinsamen Seitenwand gebildet sind. Die Seitenwände sind - wie bereits erläutert - Bestandteil der Innenrotoren oder der Außenrotoren der Rotoranordnungen. Es kann vorgesehen sein, dass die Seitenwände zweier Rotoranordnungen unmittelbar aneinander angren zen beziehungsweise aneinander anliegend angeordnet sind. Vorzugsweise sind diese beiden Sei tenwände jedoch zu der gemeinsamen Seitenwand zusammengefasst, sodass die gemeinsamen Seitenwand den Fluidraum einer der Rotoranordnungen in einer ersten Richtung und den Fluid raum einer zweiten der Rotoranordnungen in einer der ersten Richtung entgegengesetzten zweiten Richtung begrenzt. Hierdurch wird eine kompakte und materialsparende Ausgestaltung der Fluid energiemaschine realisiert.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Verbindungshebel der Rotoranordnungen in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt angeordnet sind. Jede der Rotoranordnungen verfügt über jeweils einen Verbindungshebel, welcher den jeweiligen Innenrotor mit dem jeweiligen Au ßenrotor antriebstechnisch verbindet. Jede der Rotoranordnungen verfügt über den Fluidraum, welcher von den Verbindungshebel in jeweils zwei Fluidkammem unterteilt ist. Die Rotoren sind in Umfangsrichtung gegeneinander angewinkelt angeordnet, sodass ihre Verbindungshebel in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt sind. Vorzugsweise sind die Verbindungshebel aller Ro toren in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnet. Dies gilt insbesondere, falls eine Mehr zahl von Rotoren vorliegt, beispielsweise mindestens drei, mindestens vier oder mindestens fünf Rotoren. Hierdurch ist eine besonders deutliche Vergleichmäßigung des bereitgestellten Drehmo ments möglich.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass eine der Fluidkammern der ersten Rotoranord nung über ein Ventil, insbesondere ein Rückschlagventil, an eine der Fluidkammern der zweiten Rotoranordnung strömungstechnisch angeschlossen ist. Jeweils eine der Fluidkammem der Rotor anordnungen sind über das Ventil strömungstechnisch aneinander angeschlossen, sodass über das Ventil Fluid aus einer der Fluidkammern in eine andere der Fluidkammern überströmen kann. Anders ausgedrückt kann über das Ventil Fluid aus einer der Rotoranordnungen in eine andere der Rotoranordnungen gelangen. Beispielsweise ist es hierbei vorgesehen, dass eine erste der Rotor anordnungen als Arbeitsmaschine und eine zweite der Rotoranordnungen als Kraftmaschine betrieben wird. Hierbei ist es insbesondere vorgesehen, dass die erste Rotoranordnung als Ver dichter arbeitet, welche der zweiten Rotoranordnung verdichtetes Fluid zuführt. Dieses verdichtete Fluid wird nachfolgend in der zweiten Rotoranordnung expandiert, sodass die zweite Rotoranord nung mechanische Energie bereitstellt, die zum Antreiben der ersten Rotoranordnung verwendet wird.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dem Fluid Treibstoff beizumengen und diesen in der Fluidenergiemaschine, insbesondere in der zweiten Rotoranordnung, zum Expandieren zu verwen den, um die in dem Treibstoff enthaltene Enthalpie und/oder chemische Energie in mechanische Energie umzuwandeln. Als Treibstoff kann jedes Mittel dienen, welches gemeinsam mit dem Fluid eine Expansion, also eine Volumenzunahme, bewirkt. Die Ausführungen zu dem Treibstoff sind selbstverständlich auch bei einer Ausgestaltung mit nur einer einzigen Rotoranordnung heranzieh bar.
Als Treibstoff wird beispielsweise ein brennbarer Treibstoff, also ein Kraftstoff, verwendet. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass ein verdampfbares Fluid, welches bevorzugt unbrennbar ist, als Treibstoff dient. Besonders bevorzugt wird hierbei Wasser als Treibstoff verwendet. In diesem Fall wird der Fluidenergiemaschine das Fluid mit einer hohen Temperatur zugeführt, wel che ausreichend ist, um den Treibstoff zu verdampfen. Wird der Treibstoff in die Fluidenergiema schine eingebracht, insbesondere in die zweite Rotoranordnung, so verdampft er aufgrund der dort vorliegenden hohen Temperatur des Fluids, sodass eine deutliche Volumenvergrößerung auftritt. Diese wird in die mechanische Energie umgesetzt, welche zumindest teilweise zum Antreiben der Maschinenwelle und/oder der ersten Rotoranordnung Verwendung findet.
Anders ausgedrückt ist es zum Beispiel vorgesehen, dass mittels der ersten Rotoranordnung heißes Fluid angesaugt und in die zweite Rotoranordnung gefördert wird. Das Fluid weist hierbei in der zweiten Rotoranordnung eine Temperatur auf, die höher ist als ein Siedepunkt des Treibstoffs. In die zweite Rotoranordnung wird der Treibstoff bevorzugt unmittelbar eingebracht, nämlich derart, dass er in das heiße Fluid eingebracht wird. Beispielsweise wird der Treibstoff in Form von Trop fen eingebracht, insbesondere wird er eingedüst. Hierdurch weist er eine große Oberfläche auf, sodass er besonders rasch verdampft.
Das Ventil ist beispielsweise ein Rückschlagventil, welches rein passiv arbeitet. Das Rückschlag ventil öffnet insoweit, falls der Druck in der ersten Rotoranordnung größer ist als in der zweiten Rotoranordnung, sodass entsprechend das Fluid aus der ersten Rotoranordnung in die zweite Rotoranordnung überströmt. Das Ventil kann jedoch auch als Schaltventil, beispielsweise als elektromagnetisches Ventil oder dergleichen, ausgebildet sein. In diesem Fall ist beispielsweise eine elektronische Ventilsteuerung des Ventils realisiert, wodurch die Effizienz der Fluidenergie maschine weiter verbessert wird.
Es kann jedoch auch vorgesehen sein, den Treibstoff dem Fluid auch dann beizumengen, falls lediglich eine einzige Rotoranordnung vorliegt oder falls mehrere Rotoranordnungen vorliegen, die strömungstechnisch unabhängig voneinander arbeiten, deren Rotoren, insbesondere Außenro toren jedoch mit einer gemeinsamen Maschinenwelle antriebstechnisch gekoppelt sind. Bei einer solchen Ausgestaltung kann es zudem vorgesehen sein, dass die Außenrotoren der Rotoranord nungen in einer gemeinsamen Fluidsammelkammer angeordnet sind, und die zweiten Fluidkam mern über die Außenrotorfluiddurchtrittsöffnung strömungstechnisch an diese gemeinsame Fluid sammelkammer angeschlossen sind.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Innenrotorfluiddurchtrittsöffnung als erste Innenrotorfluiddurchtrittsöffnung in dem ersten Innenrotor und eine zweite Innenrotorfluiddurch trittsöffnung in dem zweiten Innenrotor ausgebildet sind, wobei die erste Innenrotorfluiddurch trittsöffnung die zweite Innenrotorfluiddurchtrittsöffnung strömungstechnisch an eine gemein same Versorgungsleitung angeschlossen sind. Die gemeinsame Versorgungsleitung wird bei spielsweise von dem Hohlraum, der Fluidleitung oder dem Fluidkanal der Fluidzuführlanze gebil det. Über die Versorgungsleitung sind die Innenrotorfluiddurchtrittsöffnungen strömungstech nisch parallel mit dem Fluid beaufschlagbar. Zumindest zeitweise wird also über die Versorgungs leitung das Fluid den Innenrotorfluiddurchtrittsöffnungen und mithin den ersten Fluidkammern der Rotoranordnungen zugeführt.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der erste Innenrotor mehrere erste Innenrotor- fluiddurchtrittsöffnungen und der zweite Innenrotor mehrere zweite Innenrotorfluiddurchtrittsöff- nungen aufweist, wobei jeweils eine der ersten Innenrotorfluiddurchtrittsöffnungen und eine der zweiten Innenrotorfluiddurchtrittsöffnungen an eine jeweilige gemeinsame Versorgungsleitung strömungstechnisch angeschlossen sind. In dem ersten Innenrotor sind also mehrere erste Innen- rotorfluiddurchtrittsöffnungen und in dem zweiten Innenrotor mehrere zweite Innenrotorflu- iddurchtrittsöffnungen ausgebildet. Insbesondere liegen ebensoviele erste Innenrotorfluiddurch trittsöffnungen wie zweite Innenrotorfluiddurchtrittsöffnungen vor und umgekehrt. Bevorzugt sind jeweils eine der ersten Innenrotorfluiddurchtrittsöffnungen und eine der zweiten Innenrotorfluiddurchtrittsöffnungen an derselben Position in Umfangsrichtung angeordnet. Diese beiden Innenrotorfluiddurchtrittsöffnungen sind jeweils über die gemeinsame Versorgungsleitung strömungstechnisch aneinander angeschlossen. Insbesondere sind alle Innenrotorfluiddurchtritts- öffnungen der Rotoranordnungen, welche in Umfangsrichtung an derselben Position vorliegen, untereinander über jeweils eine gemeinsame Versorgungsleitung miteinander verbunden.
Allgemeiner ausgedrückt liegen in dem ersten Innenrotor die mehreren ersten Innenrotorflu iddurchtrittsöffnungen und in dem zweiten Innenrotor die mehreren zweiten Innenrotorfluiddurch trittsöffnungen vor. Für jeweils eine der ersten Innenrotorfluiddurchtrittsöffnungen und eine der zweiten Innenrotorfluiddurchtrittsöffnungen ist eine gemeinsame Versorgungsleitung vorgesehen, über welche sie strömungstechnisch aneinander angebunden und mit Fluid beaufschlagbar sind. Dies gilt grundsätzlich für eine beliebige Anzahl an Rotoranordnungen. Jeweils eine der Innenro torfluiddurchtrittsöffnungen jeder der Rotoranordnungen ist an eine gemeinsame Versorgungslei tung beziehungsweise eine der gemeinsamen Versorgungsleitungen angeschlossen.
Grundsätzlich ist die beschriebene Fluidenergiemaschine, unabhängig von der Anzahl der Rotor anordnungen, vielfältig einsetzbar. Sie kann beispielsweise als Pumpe für das Fluid, beispielsweise als Pumpe für Flüssigkeiten und/oder Gase, Verwendung finden. In diesem Fall weist die Fluid energiemaschine ein ähnliches Förder- und Verdichterverhalten wie Flügelzellenpumpen, zum Beispiel Vakuumpumpen oder Benzinpumpen, auf. Sie zeichnet sich jedoch durch eine geringere Reibung, weniger Verschleiß und einen schmiermittelfreien Lauf aus. Die Fluidenergiemaschine kann auch als Kompressor zum Ansaugen und Verdichten von Gas herangezogen werden, auch für absolut ölfreie Druckluft, wie sie zum Beispiel in der Medizintechnik benötigt wird. Der hierzu notwendige schmiermittelfreie Betrieb der Fluidenergiemaschine wird durch die geringe Reibung ermöglicht.
Ebenso kann die Fluidenergiemaschine als Brennkraftmaschine betrieben werden, insbesondere falls mehrere Rotoranordnungen vorliegen, jedoch auch selbstverständlich bei nur einer einzigen Rotoranordnung. Hierbei wird ein brennbares Mittel als Treibstoff verwendet. Die Brennkraftma schine wird beispielsweise in einem Viertaktbetrieb betrieben. Auch eine Verwendung als Dampf maschine ist für die Fluidenergiemaschine möglich. Hierbei wird der Fluidenergiemaschine Dampf einer externen Dampfquelle zugeführt, um mechanische Energie bereitzustellen. Umge kehrt kann es vorgesehen sein, in der Fluidenergiemaschine Dampf zu erzeugen, nämlich beispielsweise durch das Zuführen von heißem Fluid und zu verdampfendem Treibstoff auf die vorstehend bereits beschriebene Art und Weise.
Es ist zudem möglich, die Fluidenergiemaschine als mehrstufige Fluidenergiemaschine auszubil den, bei welcher der Außenrotor von einem weiteren Außenrotor umgriffen ist und/oder in dem Innenrotor ein weiterer Innenrotor angeordnet ist. In diesem Fall ist der Außenrotor beziehungs weise der Innenrotor mit dem weiteren Außenrotor beziehungsweise dem weiteren Innenrotor über einen weiteren Verbindungshebel antriebstechnisch verbunden. Der weitere Außenrotor liegt zu dem an einer weiteren Dichtstelle dichtend an dem Außenrotor an beziehungsweise der weitere Innenrotor an einer weitere Dichtstelle dichtend an dem Innenrotor. Grundsätzlich kann hierbei eine beliebige Anzahl an weiteren Außenrotoren und Innenrotoren vorliegen. Eine derartige Aus gestaltung der Fluidenergiemaschine kann als mehrstufiger Kompressor, Brennkraftmaschine, Dampfmaschine, mehrstufige Verdichter oder Mischmaschine verwendet werden. Unter der Mischmaschine ist eine Einrichtung zu verstehen, welche unterschiedliche Flüssigkeiten und/oder Gase miteinander vermischt.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung mit einem Fluidkreislauf, in dem eine Fluidpumpe, ein Fluiderhitzer sowie eine Fluidenergiemaschine gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung vorliegen. Hinsichtlich der Vorteile der Antriebseinrichtung sowie der möglichen vorteilhafte Ausgestaltungen der Antriebseinrichtung sowie der Fluidenergiema schine wird auf die entsprechenden Ausführungen verwiesen. Optional kann die Antriebseinrich tung einen Fluidverdampfer aufweisen.
Die Antriebseinrichtung dient insbesondere dem Bereitstellen eines Antriebsdrehmoments an ei ner Maschinenwelle der Fluidenergiemaschine. Zum Betreiben der Fluidenergiemaschine verfügt die Antriebseinrichtung über den Fluidkreislauf, in welchem zumindest zeitweise ein Fluid umge wälzt wird, nämlich mittels der Fluidpumpe. Das Fluid wird mithilfe des Fluiderhitzers erhitzt und anschließend der Fluidenergiemaschine zugeführt. Zwischen dem Fluiderhitzer und der Fluidener giemaschine kann der Fluidverdampfer vorliegen. Der Fluidverdampfer dient dem Verdampfen des erhitzten Fluids, sodass das Fluid der Fluidenergiemaschine zumindest teilweise, insbesondere vollständig, als Dampf zugeführt wird.
In der Fluidenergiemaschine wird das Fluid wieder entspannt, wobei die in dem Fluid enthaltene Enthalpie in kinetische Energie der Maschinenwelle umgesetzt wird. Nachfolgend erfolgt ein Kon densieren des Fluids, beispielsweise mittels eines Kondensators der Fluidenergiemaschine oder eines separaten Kondensators der Antriebseinrichtung. Nachfolgend wird das Fluid erneut mithilfe der Fluidpumpe in Richtung der Fluidenergiemaschine gefördert und unter Verwendung des Flu iderhitzer erhitzt.
Das Erhitzen des Fluids erfolgt besonders bevorzugt im Sinne eines Überhitzens, bei welchem es über seinen Siedepunkt hinaus erhitzt wird. Vorzugsweise ist der Druck des Fluids hierbei derart eingestellt, dass es vor dem Erreichen der Fluidenergiemaschine flüssig ist, vorzugsweise voll ständig flüssig. In diesem Fall ist der Fluidverdampfer nicht vorgesehen. Entsprechend erreicht das Fluid die Fluidenergiemaschine in vollständig flüssigem Zustand. Erst in der Fluidenergiema schine verdampft das Fluid während des Entspannens, es durchläuft also die Fluidenergiemaschine in zumindest teilweise als Flüssigkeit und teilweise als Dampf.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben einer Fluidenergiemaschine, insbe sondere einer Fluidenergiemaschine gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung, wobei die Fluidenergiemaschine über einen um eine Außenrotordrehachse drehbar gelagerten Au ßenrotor und einen um eine von der Außenrotordrehachse verschiedene Innenrotordrehachse dreh bar gelagerten Innenrotor verfügt, der in einer Rotoraufnahme des Außenrotors angeordnet ist und mit seiner Außenumfangsfläche an einer Dichtstelle dichtend an einer die Rotoraufnahme begren zenden Innenumfangsfläche des Außenrotors anliegt, wobei ein zwischen der Außenumfangsflä che des Innenrotors und der Innenumfangsfläche des Außenrotors ein Fluidraum vorliegt, der von einem einerseits an dem Innenrotor um eine erste Verbindungshebeldrehachse und andererseits an dem Außenrotor um eine zweite Verbindungshebeldrehachse drehbar gelagerten Verbindungshe bel in eine erste Fluidkammer und eine zweite Fluidkammer unterteilt ist, und wobei zumindest einer der Fluidkammern zumindest zeitweise ein Fluid zugeführt wird.
Dabei ist vorgesehen, dass der Außenrotor in einer in dem Maschinengehäuse ausgebildeten Flu idsammelkammer angeordnet ist, in die wenigstens eine in dem Außenrotor ausgebildete und in die zweite Fluidkammer einmündende Außenrotorfluiddurchtrittsöffnung des Außenrotors ein mündet, wobei der Außenrotor den Fluidraum in axialer Richtung bezüglich der Außenrotordreh achse auf gegenüberliegenden Seiten begrenzende Seitenwände aufweist, zwischen welche der Innenrotor eingreift und an welchen der Innenrotor jeweils in Umfangsrichtung durchgehend dich tend anliegt, wobei die Seitenwände starr mit einem die Innenumfangsfläche bildenden Außenro torring des Außenrotors verbunden sind, oder wobei der Innenrotor den Fluidraum in axialer Rich tung bezüglich der Innenrotordrehachse auf gegenüberliegenden Seiten begrenzende Seitenwände aufweist, zwischen welche der Außenrotor eingreift und an welchen der Außenrotor jeweils in Umfangsrichtung durchgehend dichtend anliegt, wobei die Seitenwände starr mit einem die Au ßenumfangsfläche bildenden Innenrotorring des Innenrotors verbunden sind.
Auf die Vorteile einer derartigen Ausgestaltung der Fluidenergiemaschine sowie einer derartigen Vorgehensweise wurde bereits hingewiesen. Sowohl die Fluidenergiemaschine als auch das Ver fahren zu ihrem Betreiben können gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung wei tergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird.
Während des Betriebs der Fluidenergiemaschine kann es vorgesehen sein, einer der Fluidkammem ein Fluid zuzuführen, um den Außenrotor und den Innenrotor anzutreiben. Beispielsweise wird unter Druck stehendes Fluid verwendet. In diesem Fall ist der Druck des Fluids derart gewählt, dass er das Volumen der Fluidkammer vergrößert und so die Rotoren antreibt. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass das Fluid der Fluidenergiemaschine bereitgestellt und von dieser an gesaugt wird. In diesem Fall wird dem Fluid Treibstoff bevorzugt beigemengt und dieser zur Vo lumenvergrößerung der Fluidkammer verwendet, um die zur Verfügung stehende mechanische Energie zu vergrößern. Als Treibstoff kann jedes Mittel dienen, welches gemeinsam mit dem Fluid eine Expansion, also eine Volumenzunahme, bewirkt.
Als Treibstoff wird beispielsweise ein brennbarer Treibstoff, also ein Kraftstoff, verwendet. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass ein verdampfbares Fluid, welches bevorzugt unbrennbar ist, als Treibstoff dient. Besonders bevorzugt wird hierbei Wasser als Treibstoff verwendet. In diesem Fall wird der Fluidenergiemaschine das Fluid mit einer hohen Temperatur zugeführt, wel che ausreichend ist, um den Treibstoff zu verdampfen. Wird der Treibstoff in die Fluidenergiema schine eingebracht, so verdampft er aufgrund der dort vorliegenden hohen Temperatur des Fluids, sodass eine deutliche Volumenvergrößerung auftritt. Diese wird in die mechanische Energie um gesetzt, welche zumindest teilweise zum Antreiben der Rotoren Verwendung findet. Beispiels weise ist es vorgesehen, heißes Fluid in die Fluidkammer einzusaugen. Das Fluid weist hierbei in der Fluidkammer eine Temperatur auf, die höher ist als ein Siedepunkt des Treibstoffs. Anschlie ßend wird der Treibstoff in die Fluidkammer eingebracht, nämlich derart, dass er mit dem heißen Fluid in Kontakt gerät. Beispielsweise wird der Treibstoff in Form von Tropfen eingebracht, ins besondere wird er eingedüst. Hierdurch weist er eine große Oberfläche auf, sodass er besonders rasch verdampft.
Bevorzugt wird das Fluid in die Fluidkammer eingebracht, bis diese ein bestimmtes Volumen er reicht hat. Beispielsweise wird das Fluid eingebracht, bis das Volumen der Fluidkammer mindestens 10 % bis höchstens 30 %, höchstens 25 % oder höchstens 20 % seines maximalen Volumens erreicht hat. Unter dem maximalen Volumen ist das größte Volumen zu verstehen, das die Fluidkammer über einen vollständigen Arbeitszyklus hinweg aufweist, also das größte wäh rend des Betriebs der Fluidenergiemaschine auftretende Volumen der Fluidkammer. Nachfolgend wird das Einbringen des Fluids beendet und der Treibstoff in die Fluidkammer eingebracht, sodass der Treibstoff durch das Zusammenwirken mit dem Fluid expandiert und eine Druckerhöhung bewirkt, die auf eine Vergrößerung des Volumens der Fluidkammer gerichtet ist. Hierdurch wer den die Rotoren angetrieben, sodass die Fluidenergiemaschine mechanische Energie zur Verfü gung stellt.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass periodisch ein überhitztes Fluid in flüssigem Zustand derart in die erste Fluidkammer eingebracht wird, dass es in der ersten Fluidkammer unter Volumenzunahme verdampft. Das Fluid wird also vor dem Einbringen in die erste Fluidkammer überhitzt, sodass es eine Temperatur aufweist, welche über seinem Siedepunkt liegt. Gleichzeitig wird der Druck des Fluids derart eingestellt, dass das Fluid flüssig ist, vorzugsweise vollständig flüssig. Das überhitzte Fluid wird flüssig, insbesondere vollständig flüssig, in die erste Fluidkam mer eingebracht. Dort verdampft es schlagartig, sodass eine deutliche Volumenzunahme auftritt. Hierdurch wird mechanische Energie bereitgestellt, insbesondere an der Maschinenwelle. Die be schriebene Vorgehensweise wird im Sinne eines thermodynamischen Dreiecksprozesses durchge führt. Durch das Einbringen des Fluids in die erste Fluidkammer in flüssigem Zustand tritt eine Flashverdampfung beziehungsweise Entspannungsverdampfung auf. Die im Rahmen dieser Be schreibung erläuterte Fluidenergiemaschine ist in besonderem Maße für den Betrieb mit Fluid ge eignet, welches teilweise flüssig und teilweise gasförmig ist. Aufgrund der Funktionsweise und der Bewegungsabläufe der Fluidenergiemaschine wird das in dem Fluidraum in flüssigem Zustand vorliegende Fluid in radialer Richtung nach außen geschleudert und aus dem Fluidraum herausge drängt. Insbesondere wird das in dem ersten Fluidraum vorliegende Fluid nach außen geschleudet und dort gesammelt. Das in dem zweiten Fluidraum vorliegende Fluid wird ebenfalls nach außen geschleudeter und hierdurch aus dem zweiten Fluidraum herausgedrängt. Insgesamt ergibt sich ein deutlich höherer Wirkungsgrad bei dieser Betriebsweise als bei anderen Einrichtungen.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass als Fluid wenigstens eine der nachfolgenden Stoffe oder ein wenigstens einen der nachfolgenden Stoffe aufweisendes Gemisch verwendet wird: Wasser, Ammoniak und Alkohol. Grundsätzlich kann ein beliebiger Stoff als Fluid verwendet werden, solange er in dem beabsichtigten Betriebstemperaturbereich flüssig ist und überhitzt werden kann. Als besonders geeignet haben sich Wasser, Ammoniak und Alkohol herausgestellt. Diese Stoffe können in bis auf unvermeidbare Verunreinigungen reiner Form als Fluid verwendet werden oder aber als Bestandteil des Gemischs. Das Fluid kann also beispielsweise ein Wasser- Ammoniak-Gemisch oder ein Wasser-Alkohol-Gemisch sein.
Die in der Beschreibung beschriebenen Merkmale und Merkmalskombinationen, insbesondere die in der nachfolgenden Figurenbeschreibung beschriebenen und/oder in den Figuren gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen, sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungsformen als von der Erfindung umfasst anzusehen, die in der Beschreibung und/oder den Figuren nicht explizit gezeigt oder erläutert sind, jedoch aus den erläuterten Ausführungsformen hervorgehen oder aus ihnen ableitbar sind.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt:
Figur 1 eine schematische Längsschnittdarstellung einer Fluidenergiemaschine in einer ersten Ausführungsform,
Figur 2 eine schematische Darstellung der ersten Ausführungsform der Fluidenergiemaschine im Querschnitt,
Figur 3 eine schematische Längsschnittdarstellung einer zweiten Ausführungsform der Fluid- energiemaschine,
Figur 4 eine schematische Querschnittdarstellung der Fluidenergiemaschine in der zweiten Aus führungsform
Figur 5 eine schematische Darstellung der Fluidenergiemaschine in einer dritten Ausführungs form als Bestandteil einer Antriebseinrichtung,
Figur 6 eine schematische Schnittdarstellung eines Bereichs der dritten Ausführungsform der Fluidenergiemaschine, sowie
Figur 7 eine schematische Detaildarstellung der Fluidenergiemaschine in der dritten Ausfüh rungsform. Die Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Fluidenergiemaschine 1 in einer ersten Aus führungsform im Längsschnitt. Die Fluidenergiemaschine 1 verfügt über einen Außenrotor 2, der um eine Außenrotordrehachse 3 drehbar gelagert ist, nämlich bezüglich eines Maschinengehäuses 4 der Fluidenergiemaschine 1. Zudem weist die Fluidenergiemaschine 1 einen Innenrotor 5 auf, der um eine Innenrotordrehachse 6 drehbar gelagert ist, nämlich wiederum bezüglich des Maschi nengehäuses 4. Die Innenrotordrehachse 6 ist von der Außenrotordrehachse 3 verschieden, sodass eine exzentrische Lagerung von Außenrotor 2 und Innenrotor 5 zueinander vorliegt.
In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Innenrotor 5 unmittelbar auf einer Maschi nenwelle 7 der Fluidenergiemaschine 1 angeordnet und über diese an dem Maschinengehäuse 4 drehbar gelagert. Hierzu ist die Maschinenwelle 7 mittels mehrerer Innenrotorlager 8 in und an dem Maschinengehäuse 4 drehbar gelagert. Die Lagerung des Außenrotors 2 erfolgt über Lager ringvorsprünge 9, die auf gegenüberliegenden Seiten von dem Außenrotor 2 ausgehen und sich in axialer Richtung bezüglich der Drehachsen 3 und 6 in entgegengesetzte Richtungen erstrecken. Die Lagerringvorsprünge 9 liegen an Seitenwänden 10 vor, die gemeinsam mit einem Außenro torring 11 den Außenrotor 2 bilden. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Sei tenwände 10 und der Außenrotorring 11 mehrstückig ausgeführt und starr aneinander befestigt. Alternativ kann jedoch selbstverständlich eine einstückige und material einheitlich Ausgestaltung von Seitenwänden 10 und Außenrotorring 11 realisiert sein.
Die Lagerringvorsprünge 9 liegen in Überdeckung mit Lagerstellen 12 vor, die an dem Maschi nengehäuse 4 ausgebildet sind, beispielsweise an Ringvorsprüngen des Maschinengehäuses 4. Zwischen den Lagerringvorsprüngen 9 und den Lagerstellen 12 ist jeweils ein Außenrotorlager 13 angeordnet, mittels welchem der jeweilige Lagerringvorsprung 9 und damit der Außenrotor 2 an und in dem Maschinengehäuse 4 drehbar gelagert ist. Die Innenrotorlager 8 und die Außenrotor lager 13 sind in dem ihr dargestellten Ausführungsbeispiel als Wälzlager ausgestaltet. Auch andere Ausgestaltungen sind selbstverständlich realisierbar. Zumindest sind die Innenrotorlager 8 und die Außenrotorlager 13 zur Aufnahme von Radialkräften vorgesehen und ausgebildet. Bevorzugt sind sie zusätzlich zur Aufnahme von Axialkräften ausgestaltet. Insbesondere wirken die Außenrotor lager 13 einer Verlagerung der Seitenwände 10 in axialer Richtung nach außen, also voneinander fort, entgegen. Hierdurch wird eine sehr gute Dichtheit der Fluidenergiemaschine 1 sichergestellt.
Der Innenrotor 5 greift in radialer Richtung von innen zwischen die Seitenwände 10 ein, sodass er in Umfangsrichtung durchgehend und ununterbrochen beidseitig an dem Außenrotor 2, nämlich dessen Seitenwänden 10, anliegt. Hierdurch ist zwischen einer Innenumfangsfläche 14 des Außenrotors 2 und einer Außenumfangsfläche 15 des Innenrotors 5 ein Fluidraum 16 ausgebildet. Dieser wird in radialer Richtung nach außen von der Innenumfangsfläche 14, in radialer Richtung nach innen von der Außenumfangsfläche 15 sowie in axialer Richtung beidseitig von den Seiten wänden 10 begrenzt.
Der Innenrotor 5 liegt mit seiner Außenumfangsfläche 15 in radialer Richtung an dem Außenrotor 2 an, nämlich an dessen Innenumfangsfläche 14. Hierdurch ist eine Dichtstelle 17 ausgebildet, sodass der Fluidraum 16 in Umfangsrichtung unterbrochen ist. Zusätzlich liegt in dem Fluidraum 16 ein hier nicht erkennbarer Verbindungshebel 18 vor, welcher in radialer Richtung innen fluid dicht an dem Innenrotor 5 und in radialer Richtung außen fluiddicht an dem Außenrotor 2 ange lenkt ist. Zudem liegt der Verbindungshebel 18 in axialer Richtung gesehen beidseitig an den Sei tenwänden 10 an. Der Verbindungshebel 18 liegt hierbei einerseits permanent an einer ersten der Seitenwände 10 und andererseits permanent an einer zweiten der Seitenwände 10 an. Hierdurch ist der Fluidraum 16 von der Dichtstelle 17 und dem Verbindungshebel 18 in 2 Fluidkammem 19 und 20 unterteilt, wobei hier lediglich die Fluidkammer 19 beispielhaft angedeutet ist.
Der Außenrotor 2 ist in einer Fluidsammelkammer 21 angeordnet, welche permanent mit einem Fluidanschluss 22 der Fluidenergiemaschine 1 in Strömungsverbindung steht. Die Fluidsammel kammer 21 wird in axialer Richtung beidseitig von Gehäuseseitenwänden 23 begrenzt, die über einen Verbindungsring 24 miteinander verbunden sind. In dem Verbindungsring 24 ist der Fluid anschluss 22 ausgebildet. In radialer Richtung nach außen wird die Fluidsammelkammer 21 von dem Verbindungsring 24 und in radialer Richtung nach innen von dem Außenrotor 2 begrenzt, insbesondere von dem Außenrotorring 11. Über die Fluidsammelkammer 21 ist der Fluidenergie maschine 1 Fluid zuführbar oder aus ihr entnehmbar. Insbesondere dient die Fluidsammelkammer 21 hierbei einem Sammeln und/oder Beruhigen des Fluids.
Die Maschinenwelle 7 ist zumindest bereichsweise als Hohlwelle ausgebildet, weist also einen Hohlraum 25 auf. In den Hohlraum ragt eine Fluidzuführlanze 26 hinein, welche bezüglich des Maschinengehäuses 4 ortsfest angeordnet ist. Die Fluidzuführlanze 26 steht permanent mit einem Fluidanschluss 27 des Maschinengehäuses 4 in Strömungsverbindung. Über den Fluidanschluss 27 und die Fluidzuführlanze 26 ist der Fluidenergiemaschine 1 ein Fluid zuführbar, insbesondere ist es in eine der Fluidkammern 19 und 20 einbringbar. Die hier beschriebene Fluidenergiema schine 1 liegt als Kraftmaschine vor und wandelt in dem Fluid enthaltene innere Energie und/oder thermische Energie in mechanische Energie um, welche sie über die Maschinenwelle 7 bereitstellt. Alternativ kann die Fluidenergiemaschine 1 jedoch auch als Arbeitsmaschine ausgestaltet sein. Die Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung der Fluidenergiemaschine 1 in ihrer ersten Aus führungsform im Querschnitt. Es ist erkennbar, dass der Verbindungshebel 18 an dem Innenrotor 5 um eine erste Verbindungshebeldrehachse 28 und an dem Außenrotor 2 um eine zweite Verbin dungshebeldrehachse 29 jeweils fluiddicht drehbar gelagert ist. In dem Innenrotor 5 ist zudem eine in die erste Fluidkammer 19 einmündende Innenrotorfluiddurchtrittsöffnung 30 ausgebildet, in dem Außenrotor 2 eine in die zweite Fluidkammer 20 einmündende Außenrotorfluiddurchtritts- öffnung 31. Jede der Fluiddurchtrittsöffnungen 30 und 31 kann entweder als Fluideinlassöffnung oder als Fluidauslassöffnung ausgestaltet sein, also entweder dem Zuführen von Fluid oder dem Abführen von Fluid aus der jeweiligen Fluidkammer 19 oder 20 dienen.
Die Innenrotorfluiddurchtrittsöffnung 30 ist strömungstechnisch an die Fluidzuführlanze 26 ange schlossen, nämlich derart, dass die erste Fluidkammer 19 zeitweise mit der Fluidzuführlanze 26 beziehungsweise über diese mit dem Fluidanschluss 27 in Strömungsverbindung steht. Hierzu weist die Fluidzuführlanze 26 einen Fluidkanal 32 auf, der permanent mit einer Fluidübertrittsöff- nung 33 in Strömungsordnung steht, die in einer Mantelfläche der Fluidzuführlanze 26 ausgebildet ist. In der hier dargestellten Ausführungsform liegt die Innenrotorfluiddurchtrittsöffnung 30 inso weit als Fluideinlassöffnung vor, durch welche von der Fluidzuführlanze 26 kommendes Fluid in die erste Fluidkammer 19 einbringbar ist.
In der Maschinenwelle 7 ist eine Fluiddurchlassöffnung 34 hergestellt, die über einen Verbin dungskanal 35 permanent strömungstechnisch mit der Innenrotorfluiddurchtrittsöffnung 30 in Strömungsverbindung steht. Die Fluidübertrittsöffnung 33 und die Fluiddurchlassöffnung 34 ste hen lediglich zeitweise in Überdeckung miteinander, nämlich in einem bestimmten Drehwinkel bereich der Maschinenwelle 7. In diesem Drehwinkelbereich kann das Fluid von dem Fluidan schluss 27 in die erste Fluidkammer 19 einströmen. Hierdurch ist eine Art Drehschieberventil re alisiert.
Hierdurch wird eine Drehbewegung des Außenrotors 2 und des Innenrotors 5 bewirkt, die auf eine Volumenvergrößerung der ersten Fluidkammer 19 gerichtet ist. Aus der Volumenvergrößerung der ersten Fluidkammer 19 resultiert eine Volumenverkleinerung der zweiten Fluidkammer 20. Das in der zweiten Fluidkammer 20 vorliegende Fluid wird daher durch die Außenrotorfluiddurch trittsöffnung 31 aus dem Außenrotor 2 herausgedrängt, nämlich in die Fluidsammelkammer 21 hinein. Aus dieser kann es nachfolgend durch den Fluidanschluss 22 aus der Fluidenergiemaschine 1 austreten. Die Außenrotorfluiddurchtrittsöffnung 31 ist in dem dargestellten Ausführungsbei spiel insoweit als Fluidauslassöffnung ausgebildet. Die Figur 3 zeigt eine zweite Ausführungsform der Fluidenergiemaschine 1 in schematischer Dar stellung, wiederum im Längsschnitt. Die Fluidenergiemaschine 1 weist in ihrer zweiten Ausfüh rungsform einige Ähnlichkeiten zu der ersten Ausführungsform auf, sodass auf die entsprechenden Ausführungen ergänzend hingewiesen wird. Ein wesentlicher Unterschied liegt zum einen darin, dass der Außenrotor 2 und der Innenrotor 5 Teil einer ersten Rotoranordnung 36 sind, und dass zusätzlich zu der ersten Rotoranordnung 36 eine zweite Rotoranordnung 37 vorliegt.
Ein weiterer wesentlicher Unterschied zu der ersten Ausführungsform liegt darin, dass die Seiten wände 10 nicht Bestandteil des Außenrotors 2, sondern des Innenrotors 5 sind. Der Innenrotor 5 weist hierbei einen Innenrotorring 38 auf, über welchen die beiden Seitenwände 10 miteinander verbunden sind. Der Außenrotor 2 greift in radialer Richtung von außen zwischen die Seitenwände 10 ein und liegt in axialer Richtung gesehen beidseitig in Umfangsrichtung durchgehend und un unterbrochen an den Seitenwänden 10 an.
Wiederum schließen die Innenumfangsfläche 14 des Außenrotors 2 und die Außenumfangsfläche 15 des Innenrotors 5 den Fluidraum 16 miteinander ein. Wie vorstehend bereits beschrieben sind die Seitenwände 10 mittels der Lagerringvorsprünge 9 an dem Maschinengehäuse 4 drehbar gela gert. Da die Seitenwände 10 nunmehr jedoch Bestandteil des Innenrotors 5 und nicht des Außen rotors 2 sind, sind zwischen den Lagerringvorsprüngen 9 und den Lagerstellen 12 die Innenrotor lager 8 anstelle der Außenrotorlager 13 angeordnet. Die Außenrotorlager 13 sind vielmehr zwi schen den Seitenwänden 10 angeordnet und greifen einerseits an dem Außenrotor 2 und anderer seits an dem Maschinengehäuse 4 an.
Das Maschinengehäuse 4 ist mehrteilig ausgebildet und weist hierzu ein erstes Gehäuseteil 39 und ein zweites Gehäuseteil 40 auf. An dem ersten Gehäuseteil 39 ist der Außenrotor 2 drehbar gelagert und an dem zweiten Gehäuseteil 40 der Innenrotor 5, jeweils mit dem entsprechenden Lager, also dem Außenrotorlager 13 beziehungsweise dem Innenrotorlager 8. Die beiden Gehäuseteile 39 und 40 sind gegeneinander verstellbar, um ein Spaltmaß an der Dichtstelle 17 einstellen zu können. Hierdurch sind Fertigungstoleranzen, die bei der Herstellung der Fluidenergiemaschine 1 auftre- ten, auf einfache und effektive Weise ausgleichbar. Ebenso ist die Fluidenergiemaschine 1 über ihre Lebensdauer hinweg nachjustierbar, sollte dies zum Beispiel aufgrund von Verschleiß not wendig sein.
Die zweite Rotoranordnung 37 ist analog zu der ersten Rotoranordnung 36 ausgestaltet. Entspre chend weist sie einen Außenrotor 41, eine Innenrotor 42 und einen hier nicht dargestellten Verbindungshebel 43 auf. Der Außenrotor 41 und Innenrotor 42 schließen zwischen sich wiede rum einen Fluidraum 44 ein, der in eine erste Fluidkammer 45 und eine zweite Fluidkammer 46 aufgeteilt ist, nämlich durch den Verbindungshebel 43 und eine Dichtstelle 47. Im Rahmen dieser Beschreibung wird davon ausgegangen, dass die beiden Rotoranordnungen 36 und 37 vollständig identisch aufgebaut sind, sofern nicht auf das Gegenteil hingewiesen wird.
Diejenige Seitenwand 10 der ersten Rotoranordnung 36, welche der zweiten Rotoranordnung 37 zugewandt ist, ist gemeinsam mit einer Seitenwand der zweiten Rotoranordnung 37 als gemeinsa men Seitenwand ausgebildet. Hierdurch wird eine kompakte Ausgestaltung der Fluidenergiema schine 1 erzielt, welche zudem ein geringes Gewicht aufweist. Alternativ sind die Seitenwand 10 und die Seitenwand der zweiten Rotoranordnung 37 aneinanderliegend angeordnet und aneinander befestigt, beispielsweise mittels Schrauben, Bolzen oder dergleichen.
Die Rotoranordnung 36 und 37 weisen voneinander getrennte Fluidsammelkammer 21 und 48 auf. Über die Fluidsammelkammer 21 ist der ersten Rotoranordnung 36 das Fluid zuführbar, über die Fluidsammelkammer 48 ist der zweiten Rotoranordnung 37 das Fluid entnehmbar. Angedeutet ist hier, dass ein Fluiddurchsatz des Fluids, welches der ersten Rotoranordnung 36 über die Fluid sammelkammer 21 zugeführt wird, mittels einer Drosselklappe 49 einstellbar ist. Zudem ist dem Fluid mithilfe einer Einspritzdüse 50 ein Treibstoff beimengbar.
Eine der Fluidkammem 19 und 20 der ersten Rotoranordnung 36 ist an eine der Fluidkammern 45 und 46 der zweiten Rotoranordnung 37 über ein Ventil 51 strömungstechnisch angeschlossen. Hierzu ist in dem Hohlraum 25 der Maschinenwelle 7 eine Fluidleitung 52 angeordnet, in welcher beispielsweise das Ventil 51 vorliegt. Das Ventil 51 ist in dem hier dargestellten Ausführungsbei spiel als Rückschlagventil, insbesondere als federkraftbeaufschlagtes Rückschlagventil, ausgebil det. Es lässt insoweit eine Strömung von der ersten Rotoranordnung 36 in Richtung der zweiten Rotoranordnung 37, nicht jedoch in die umgekehrte Richtung, zu. In den Fluidraum 44 ragt zudem eine Zündkerze 53 hinein. Mittels dieser ist in dem Fluidraum 44 ein Zündfunken erzeugbar.
Es ist nun vorgesehen, die erste Rotoranordnung 36 als Arbeitsmaschine und die zweite Rotoran ordnung 37 als Kraftmaschine zu betreiben. Hierzu wird der ersten Rotoranordnung 36 das Fluid zugeführt, insbesondere gemeinsam mit dem Treibstoff, sodass sich ein Fluid-Treibstoff-Gemisch bildet. Das Gemisch aus Fluid und Treibstoff wird von der ersten Rotoranordnung 36 unter Ver wendung von mechanischer Energie verdichtet und über die Fluidleitung 52 der zweiten Rotoran ordnung 37 zugeführt. In dieser wird das Gemisch mittels der Zündkerze 53 gezündet. Die sich hieraus ergebende Expansion des Fluids und des Treibstoffs wird zur Bereitstellung von mechani scher Energie verwendet, welche teilweise zum Betreiben der ersten Rotoranordnung 36 verwen det und teilweise über die Maschinenwelle 7 bereitgestellt wird. Die Fluidenergiemaschine 1 liegt insoweit als Brennkraftmaschine vor.
Lediglich ergänzend sei darauf hingewiesen, dass die Fluidenergiemaschine 1 beliebig skalierbar ist. Sie kann entsprechend eine beliebige Anzahl an Rotoranordnungen 36 und 37 aufweisen, die antriebstechnisch miteinander gekoppelt sind. Beispielsweise sind die Rotoranordnungen 36 und 37 wie hier gezeigt in Reihe angeordnet und liegen entsprechend in axialer Richtung nebeneinan der vor. Die Rotoranordnungen 36 und 37 können grundsätzlich dieselbe oder eine unterschiedli che Erstreckung in axialer Richtung haben. Allgemeiner ausgedrückt können die Fluidräume 16 und 44 den gleichen Volumeninhalt oder unterschiedliche Volumeninhalte aufweisen. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Volumeninhalt des Fluidraums 16 kleiner als der Volu meninhalt des Fluidraums 44, nämlich durch eine kleinere Erstreckung der Rotoranordnung 36 in axialer Richtung im Vergleich mit der Erstreckung der Rotoranordnung 37 in derselben Richtung. Beispielsweise beträgt der Volumeninhalt des Fluidraums 16 höchstens 80 %, höchstens 70 %, höchstens 60 % oder höchstens 50 % des Volumeninhalts des Fluidraums 44. Hierdurch sind die Rotoranordnungen 36 und 37 an ihre jeweilige Funktion angepasst.
Die Figur 4 zeigt die zweite Ausführungsform der Fluidenergiemaschine 1 im Querschnitt, wobei rechts die erste Rotoranordnung 36 und links die zweite Rotoranordnung 37 gezeigt ist. Es sind lediglich die wichtigsten Elemente gekennzeichnet. Ergänzend wird auf die vorstehenden Aussa gen hingewiesen. Es ist erkennbar, dass die Verbindungshebel 18 und 43 der Rotoranordnungen 36 und 37 in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt angeordnet sind. Der Abstand zwischen den Verbindungshebeln 18 und 43 in Umfangsrichtung beträgt beispielsweise mindestens 15° und höchstens 165°, vorzugsweise mindestens 90° und höchstens 135°. Die Dichtstellen 17 und 47 sind hingegen in Umfangsrichtung an derselben Stelle angeordnet. Der Versatz der Verbindungs hebel 18 und 43 ermöglicht beispielsweise einen Viertaktbetrieb der Fluidenergiemaschine 1.
Bevorzugt läuft der Verbindungshebel 43 dem Verbindungshebel 18 in einer bei einem bestim mungsgemäßen Betrieb der Fluidenergiemaschine 1 vorliegenden Drehrichtung vor. Hierdurch passiert der Verbindungshebel 43 die Dichtstelle 47 bevor der Verbindungshebel 18 die Dichtstelle 17 passiert. Hierdurch kann das komprimierte Fluid aus der ersten Rotoranordnung 36 ohne wei teres in die zweite Rotoranordnung 37 gedrängt werden, wo sie eine Volumenvergrößerung der entsprechenden Rotorkammer bewirkt. Die beschriebene Fluidenergiemaschine 1 hat den entscheidenden Vorteil, dass sie effizient arbei tet und flexibel einsetzbar ist. Beispielsweise kann es vorgesehen sein, als Treibstoff einen brenn baren Treibstoff zu verwenden, insbesondere einen Kraftstoff, beispielsweise Benzin, bevorzugt Ottokraftstoff beziehungsweise Motorenbenzin. Es kann jedoch auch ein nicht brennbarer, ver dampfbarer Treibstoff Verwendung finden. Dieser wird beispielsweise nicht wie dargestellt in die erste Rotoranordnung 36 eingebracht, sondern erst in die zweite Rotoranordnung 37. Als Fluid wird hierbei insbesondere ein Fluid verwendet, welches eine Temperatur aufweist, die höher ist als eine Siedetemperatur des Treibstoffs. Entsprechend verdampft der Treibstoff bei seinem Ein bringen in die zweite Rotoranordnung 37, was wiederum zu der Volumenvergrößerung und ent sprechend zu der Bereitstellung mechanischer Energie führt.
Die Figur 5 zeigt eine schematische Darstellung der Fluidenergiemaschine 1 in einer dritten Aus führungsform als Bestandteil einer Antriebseinrichtung 54. Die Antriebseinrichtung 54 dient dem Bereitstellen eines Antriebsdrehmoments an der hier nicht gezeigten Maschinenwelle. Die An triebseinrichtung 54 verfügt hierzu über einen Fluidkreislauf 55, in welchem zusätzlich zu der Fluidenergiemaschine 1 eine Fluidpumpe 56 und ein Fluiderhitzer 57 vorliegen. Die Fluidpumpe 56 ist saugseitig an einen Auslassanschluss 58 der Fluidenergiemaschine 1 strömungstechnisch angeschlossen. Druckseitig ist sie an den Fluiderhitzer 57 angeschlossen und über diesen an eine Ventileinrichtung 59. Über die Ventileinrichtung 59 ist der Fluiderhitzer 57 an die Fluidenergie maschine 1 strömungstechnisch angeschlossen.
Hinsichtlich des grundsätzlichen Aufbaus der Fluidenergiemaschine 1 wird auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen, insbesondere hinsichtlich der ersten Ausführungsform der Fluidenergie maschine 1. Die Fluidenergiemaschine 1 verfügt über mehrere Rotoranordnungen 36 und 37, wel che jeweils über einen eigenen Außenrotor 2 und einen eigenen Innenrotor 5 verfügen, die der Übersicht wegen mit denselben Bezugszeichen versehen sind. Jede der Rotoranordnungen 36 und 37 verfügt zudem über einen eigenen Verbindungshebel 18, wobei die Verbindungshebel 18 der Rotoranordnungen 36 und 37 bezüglich der Außenrotordrehachse 3 beziehungsweise der Innen rotordrehachse 6 diametral gegenüberliegend angeordnet sind.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Außenrotorringe 11 starr mit den Seitenwänden 10 verbunden, wobei eine der Seitenwände 10 als gemeinsamen Seitenwand vorliegt. Die Innen rotorringe 38 sind bezüglich der Seitenwände 10 in Umfangsrichtung verlagerbarbeziehungsweise drehbar angeordnet. Wie bereits erläutert, sind sie über die Verbindungshebel 18 antriebstechnisch mit dem jeweiligen Außenrotorring 11 gekoppelt. Es ist erkennbar, dass sowohl der Außenrotor ring 11 als auch der Innenrotorring 38 auf einer Zentralwelle 60 drehbar gelagert sind.
Um die exzentrische Lagerung von Außenrotor 2 und Innenrotor 5 zu realisieren, weist die Zent ralwelle 60 einen oder mehrere Exzenter 61 auf. Die Außenrotoren 2 sind abseits des Exzenters 61 beziehungsweise der Exzenter 61 an der Zentralwelle 60 gelagert. Die Innenrotoren 5 sind hin gegen auf dem Exzenter 61 beziehungsweise den Exzentern 61 drehbar gelagert. Zur Lagerung des Außenrotors 2 dienen Außenrotorlager 13, die in radialer Richtung außen an Lagerringvor sprüngen 9 angreifen, die von den Seitenwänden 10 ausgehen. In radialer Richtung innen stützen sie sich an der Zentralwelle 60 ab. Zur Lagerung der Innenrotoren 5 dienen Innenrotorlager 8, von welchen hier lediglich einige beispielhaft gekennzeichnet sind.
Es ist erkennbar, dass in den Innenrotoren 5 Dichtungsaufnahmen 62 ausgebildet sind, in welchen jeweils eine Rotordichtung 63 angeordnet ist. Die Rotor di chtungen 63 liegt einerseits an dem je weiligen Innenrotor 5 und andererseits an einer der Seitenwände 10 dichtend an. Vorzugsweise verfügt jeder der Innenrotoren über mehrere dieser Rotor di chtungen 63, nämlich auf in axialer Richtung gegenüberliegenden Seiten, sodass jeder der Innenrotoren 5 dichtend an mehreren der Seitenwände 10 anliegt. Auch in den Verbindungshebeln 18 sind Dichtungsaufnahmen 64 ausge bildet. In diesem liegen Verbindungshebeldichtungen 65 vor, die auf in axialer Richtung gegen überliegenden Seiten des jeweiligen Verbindungshebels 18 dichtend an den Seitenwänden 10 an- liegen.
Wie bereits erläutert, ist in dem Innenrotor 5 die Innenrotorfluiddurchtrittsöffnung 30 ausgebildet. Der Außenrotor 2 fügt hingegen über die Außenrotorfluiddurchtrittsöffnung 31, in dem hier dar gestellten Ausführungsbeispiel über mehrere Außenrotorfluiddurchtrittsöffnungen 31. Der Innen rotor 5 liegt abseits der Innenrotorlager 8 zumindest bereichsweise dichtend an der Zentralwelle an. Die Zentralwelle 60 verfügt bevorzugt über eine reibungsreduzierende Beschichtung 66, um die Effizienz der Fluidenergiemaschine 1 zu verbessern. Über die Beschichtung liegt die Zentral welle 60 an dem Innenrotor 5 beziehungsweise den Innenrotoren 5 an.
Durch das Anliegen der Zentralwelle 60 an dem Innenrotor 5 ist die Innenrotorfluiddurchtrittsöff nung 30 zumindest zeitweise dicht verschlossen. Sie liegt in axialer Überdeckung mit einer Ein spritzdüse 67 vor, mit welcher sie insoweit in Abhängigkeit von der Drehwinkel Stellung des In nenrotors 5 in Strömungsverbindung steht. Die Einspritzdüse 67 steht in Strömungsverbindung mit einer Fluidleitung 68 und ist über diese an die Ventileinrichtung 59 strömungstechnisch ange bunden.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist jeweils eine Einspritzdüse 67 jeder der Rotoranordnun gen 36 und 37 an die Fluidleitung 68 angeschlossen. Zudem liegen weitere Einspritzdüsen (nicht erkennbar) vor, die gegenüber den Einspritzdüsen 67 in Umfangsrichtung versetzt angeordnet sind. Diese weiteren Einspritzdüsen sind an eine Fluidleitung 69 und über diese strömungstech nisch ebenfalls an die Ventileinrichtung 59 angeschlossen. Die Einspritzdüse 67 und die weitere Einspritzdüse jeder der Rotoranordnungen 36 und 37 sind in axialer Richtung in Überdeckung miteinander angeordnet. Hierunter ist zu verstehen, dass die Einspritzdüse 67 und die weitere Ein spritzdüse der ersten Rotoranordnung 36 in axialer Richtung in Überdeckung vorliegen und die Einspritzdüse 67 und die weitere Einspritzdüse der zweiten Rotoranordnung 37.
Jeweils eine der Einspritzdüse 67 und eine der weiteren Einspritzdüse können mittels der Venti leinrichtung 59 gezielt mit Fluid beaufschlagt werden, welches mithilfe der Fluidpumpe 56 geför dert und unter Verwendung des Fluiderhitzers 57 erhitzt wird. Hierdurch ist das Expansionsver hältnis beziehungsweise die Leistung der Fluidenergiemaschine 1 einstellbar. Die Fluidleitungen 68 und 69 verlaufen vorzugsweise in einem Hohlraum 70 der Zentralwelle 60, welche im übrigen starr mit dem Maschinengehäuse 4 gekoppelt ist beziehungsweise einen Bestandteil von diesem bildet.
Die Außenrotoren 2 der Rotoranordnungen 36 und 37 sind in einer gemeinsamen Fluidsammel kammer 21 angeordnet. Die zweiten Fluidkammem 46 sind jeweils über die in sie einmündenden Außenrotorfluiddurchtrittsöffnungen 31 strömungstechnisch an die Fluidsammelkammer 21 an gebunden. Ebenfalls ist der Auslassanschluss 58 strömungstechnisch an die Fluidsammelkammer 21 angeschlossen, sodass mittels der Fluidpumpe 56 in der Fluidsammelkammer 21 vorliegendes Fluid herausgefördert werden kann.
Die beschriebene Ausgestaltung der Fluidenergiemaschine 1 lässt sich im Rahmen der Antriebs einrichtung 54 ganz besonders vorteilhaft im Rahmen eines CRC -Prozesses, eines OCR-Prozesses oder eines Dreiecksprozesses einsetzen. Die hier nicht dargestellte Maschinenwelle ist im übrigen über eine Magnetkupplung 71 an den Außenrotor 2 antriebstechnisch angebunden, nämlich insbe sondere starr und/oder permanent. Hierdurch ist eine Ausgestaltung der Fluidenergiemaschine 1 realisiert, bei welcher der Außenrotor 2 und der Innenrotor 5 vollständig in dem Maschinenge häuse 4 gekapselt sind, insbesondere hermetisch gekapselt. Das an dem Außenrotor 2 bereitgestellte Antriebsdrehmoment wird berührungslos über wenigstens eine Wand des Maschi nengehäuses 4 hinweg beziehungsweise durch sie hindurch mittels der Magnetkupplung 71 an die Maschinenwelle übertragen.
Die Figur 6 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Bereichs der dritten Ausführungsform der Fluidenergiemaschine 1. Sichtbar sind nun insbesondere die Einspritzdüse 67 sowie die wei tere Einspritzdüse 72, die in Umfangsrichtung bezüglich der Einspritzdüse 67 versetzt angeordnet ist. Weiterhin ist erkennbar, dass die Innenrotorfluiddurchtrittsöffnung in eine Verbindungshe belaufnahme 73 einmündet, in welcher der Verbindungshebel 18 in wenigstens einer Drehwinkel stellung von Außenrotor 2 und Innenrotor 5 zueinander wenigstens bereichsweise angeordnet ist. Die Verbindunghebelaufnahme 73 ist in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel in dem In nenrotor 5 ausgebildet. Alternativ könnte sie jedoch selbstverständlich auch zumindest teilweise in dem Außenrotor 2 vorliegen.
Zur Lagerung des Verbindungshebels 18 verfügt dieser über Lagerelemente 74 und 75, die in La geraufnahmen 76 und 77 eingreifen. Die Lageraufnahme 76 ist hierbei in dem Innenrotor 5 und die Lageraufnahme 77 in dem Außenrotor 2 ausgebildet. Die Lagerelemente 74 und 75 wirken derart mit der Lageraufnahme 76 und 77 zusammen, dass zum einen eine nahezu spielfreie Lage rung des Verbindungshebels 18 um seine Verbindungshebel drehachsen 28 und 29 gewährleistet ist. Zum anderen realisieren sie eine Labyrinthdichtung, sodass die beiden Fluidkammem 45 und 46 mittels des Verbindungshebels 18 zuverlässig gegeneinander abgedichtet sind. Die Lagerele mente 74 und 75 sind in dem dargestellten Ausführungsbeispiel hohlteilkreiszylinderförmig. In die Lageelemente 74 und 75 greift ein Grundelement 78 des Verbindungshebels 18 ein. Über das Grundelement 78 sind die Lagerelemente 74 und 75 miteinander verbunden. Es kann vorgesehen sein, dass die Lageelemente 74 und 75 in Form einer Beschichtung des Grundelements 78 vorlie gen.
Die Figur 7 zeigt eine schematische Detaildarstellung der Fluidenergiemaschine 1, wiederum in der dritten Ausführungsform. Es wird deutlich, dass die Lageraufnahmen 76 und 77 in axialer Richtung zumindest einseitig offen ausgebildet sind, sodass der Verbindungshebel 18 beziehungs weise seine Lagerelemente 74 und 75 in axialer Richtung in die Lageraufnahmen 76 und 77 ein schiebbar sind. Während eines Betriebs der Fluidenergiemaschine 1 sind die Lagerelemente 74 und 75 und mithin der Verbindungshebel 18 allein aufgrund der Seitenwände 10 in axialer Rich tung in den Lageraufnahmen 76 und 77 fixiert. Hierdurch wird eine besonders einfache konstruk tive Ausgestaltung erzielt. Erkennbar sind zudem wiederum die Rotor di chtungen 63 und die Verbindungshebel di chtungen 65. Die Rotor di chtungen 63 ist in Umfangsrichtung durchgehend und ununterbrochen ausgestaltet, um eine zuverlässige Abdichtung des Innenrotors 5 gegenüber den Seitenwänden 10 zu gewährleisten. Die Verbindungshebel di chtungen 65 erstrecken sich über das gesamte Grundelement 78 des Verbindungshebels 18 hinweg. Hierbei liegen sie vorzugsweise in Überdeckung mit den Lageelementen 74 und 75 vor. Mithilfe der Rotor di chtungen 63 und der Verbindungshebeldichtungen 65 wird eine äußerst fluiddichte Ausgestaltung der Fluidenergiema schine 1 erzielt. Die dies führt zu einer besonders hohen Effizienz.
BEZUGSZEICHENLISTE
1 Fluidenergiemaschine
2 Außenrotor
3 Außenrotordrehachse
4 Maschinengehäuse
5 Innenrotor
6 Innenrotordrehachse
7 Maschinenwelle
8 Innenrotorlager
9 Lagerringvorsprung
10 Seiten wand
11 Außenrotorring
12 Lagerstelle
13 Außenrotorl ager
14 Innenumfangsfläche
15 Außenumfangsfl äche
16 Fluidraum
17 Dichtstelle
18 Verbindungshebel
19 Fluidkammer
20 Fluidkammer
21 Fluidsammelkammer
22 Fluidanschluss
23 Gehäuseseitenwand
24 Verbindungsring
25 Hohlraum
26 Fluidzuführlanze
27 Fluidanschluss
28 erste Verbindungshebeldrehachse
29 zweite Verbindungshebel drehachse
30 Innenrotorfluiddurchtrittsöffnung
31 Außenrotorfluiddurchtrittsöffnung 32 Fluidkanal
33 Flui düb ertrittsöffnung
34 Fluiddurchlassöffnung
35 Verbindungskanal
36 erste Rotoranordnung
37 zweite Rotoranordnung
38 Innenrotorring
39 erster Gehäuseteil
40 zweiter Gehäuseteil
41 Außenrotor
42 Innenrotor
43 Verbindungshebel
44 Fluidraum
45 erste Fluidkammer
46 zweite Fluidkammer
47 Dichtstelle
48 Fluidsammelkammer
49 Drosselklappe
50 Einspritzdüse
51 Ventil
52 Fluidleitung
53 Zündkerze
54 Antriebseinrichtung
55 Fluidkreislauf
56 Fluidpumpe
57 Fluiderhitzer
58 Auslassanschluss
59 Ventileinrichtung
60 Zentralwelle
61 Exzenter
62 Dichtungsaufnahme
63 Rotordichtung
64 Dichtungsaufnahme
65 Verbindungshebeldichtung 66 Beschichtung
67 Einspritzdüse
68 Fluidleitung
69 Fluidleitung 70 Hohlraum
71 Magnetkupplung
72 Einspritzdüse
73 Verbindungshebelaufnahme
74 Lagerelement 75 Lagerelement
76 Lageraufnahme
77 Lageraufnahme
78 Grundelement

Claims

ANSPRÜCHE
1. Fluidenergiemaschine (1), mit einem um eine Außenrotordrehachse (3) drehbar gelagerten Außenrotor (2) und einem um eine von der Außenrotordrehachse (3) verschiedene Innenrotord rehachse (6) drehbar gelagerten Innenrotor (5), der in einer Rotoraufnahme des Außenrotors (2) angeordnet ist und mit seiner Außenumfangsfläche (15) an einer Dichtstelle (17) dichtend an einer die Rotoraufnahme begrenzenden Innenumfangsfläche (14) des Außenrotors (2) anliegt, wobei zwischen der Außenumfangsfläche (15) des Innenrotors (5) und der Innenumfangsfläche (14) des Außenrotors (2) ein Fluidraum (16) vorliegt, der von einem einerseits an dem Innenrotor (5) um eine erste Verbindungshebeldrehachse (28) und andererseits an dem Außenrotor (2) um eine zweite Verbindungshebel drehachse (29) drehbar gelagerten Verbindungshebel (18) in eine erste Fluidkammer (19) und eine zweite Fluidkammer (20) unterteilt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenrotor (2) in einer in dem Maschinengehäuse (4) ausgebildeten Fluidsammelkammer (21) angeordnet ist, in die wenigstens eine in dem Außenrotor (2) ausgebildete und in die zweite Flu- idkammer (20) einmündende Außenrotorfluiddurchtrittsöffnung (31) des Außenrotors (2) einmün det, wobei der Außenrotor (2) den Fluidraum (16) in axialer Richtung bezüglich der Außenrotordreh achse (3) auf gegenüberliegenden Seiten begrenzende Seitenwände (10) aufweist, zwischen wel che der Innenrotor (5) eingreift und an welchen der Innenrotor (5) jeweils in Umfangsrichtung durchgehend dichtend anliegt, wobei die Seitenwände (10) starr mit einem die Innenumfangsflä che (14) bildenden Außenrotorring (11) des Außenrotors (2) verbunden sind, oder wobei der Innenrotor (5) den Fluidraum (16) in axialer Richtung bezüglich der Innenrotordrehachse (6) auf gegenüberliegenden Seiten begrenzende Seitenwände (10) aufweist, zwischen welche der Außenrotor (2) eingreift und an welchen der Außenrotor (2) jeweils in Umfangsrichtung durchge hend dichtend anliegt, wobei die Seitenwände (10) starr mit einem die Außenumfangsfläche (15) bildenden Innenrotorring (38) des Innenrotors (5) verbunden sind.
2. Fluidenergiemaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenrotor (5) und der Außenrotor (2) auf einer ortsfesten Zentralwelle des Maschinengehäuses mittels wenigs tens eines Rotorlagers drehbar gelagert sind, und/oder dass von den Seitenwänden (10) Lagerring vorsprünge (9) ausgehen und Lagerstellen (12) eines Maschinengehäuses (4) der Fluidenergiema schine (1) und/oder der Zentralwelle außenseitig übergreifen, wobei zur Lagerung der Seitenwände (10) an dem Maschinengehäuse (4) und/oder der Zentralwelle zwischen den Lager ringvorsprüngen (9) und den Lagerstellen (12) Rotorlager (8, 13) angeordnet sind.
3. Fluidenergiemaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dass der Innenrotor (5) bezüglich des Außenrotors (2) exzentrisch auf der Zentralwelle gelagert ist.
4. Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass in axialer Richtung gesehen zwischen dem Außenrotor (2) oder dem Innenrotor (5) einerseits und den Seitenwänden (10) andererseits Rotor dichtungen angeordnet sind.
5. Fluidenergiemaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenrotor (2) und/oder Innenrotor (5) eine Verbindungshebelaufnahme aufweisen, in welcher der Verbindungshebel in wenigstens einer Drehwinkel Stellung des Innenrotors angeordnet ist.
6. Fluidenergiemaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenrotor (2) und/oder der Innenrotor (5) eine Lageraufnahme aufweisen, in welcher ein jeweiliges Lagerelement des Verbindungshebels (18) zur drehbaren Lagerung des Verbin dungshebels (18) und/oder zur Ausbildung einer Labyrinthdichtung drehbar gelagert ist.
7. Fluidenergiemaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Innenrotor (5) wenigstens eine in die erste Fluidkammer (19) einmündende Innenro- torfluiddurchtrittsöffnung (30) und in dem Außenrotor (2) die wenigstens eine eine in die zweite Fluidkammer (20) einmündende Außenrotorfluiddurchtrittsöffnung (31) ausgebildet ist, wobei in Umfangsrichtung gesehen die wenigstens eine Innenrotorfluiddurchtrittsöffnung (30) und/oder die wenigstens eine Außenrotorfluiddurchtrittsöffnung (31) zwischen der ersten Verbindungshebel drehachse (28) und der zweiten Verbindungshebeldrehachse (29) angeordnet ist.
8. Fluidenergiemaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Innenrotorfluiddurchtrittsöffnung zumindest bereichsweise in eine Ver bindungshebelaufnahme des Innenrotors einmündet, in welche der Verbindungshebel in der we nigstens einen Drehwinkel Stellung des Innenrotors eingreift.
9. Fluidenergiemaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenrotor (5) auf einer an dem Maschinengehäuse (4) gelagerten Maschinenwelle (7) der Fluidenergiemaschine (1) angeordnet und starr mit ihr verbunden ist.
10. Fluidenergiemaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Maschinenwelle (7) und/oder der Zentralwelle ein zumindest zeitweise mit der wenigs tens einen Innenrotorfluiddurchtrittsöffnung (30) in Strömungsverbindung stehender Hohlraum (25) ausgebildet oder eine zumindest zeitweise mit der wenigstens einen Innenrotorfluiddurch- trittsöffnung (30) in Strömungsverbindung stehende Fluidleitung (52) angeordnet ist.
11. Fluidenergiemaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenrotor (2) an einem ersten Gehäuseteil (39) des Maschinengehäuses (4) und der Innenrotor (5) an einem zweiten Gehäuseteil (40) des Maschinengehäuses (4) gelagert ist und die beiden Gehäuseteile (39, 40) zur Einstellung eines Spaltmaßes zwischen der Innenumfangsfläche (14) des Außenrotors (2) und der Außenumfangsfläche (15) des Innenrotors (5) an der Dichtstelle (17) gegeneinander verlagerbar sind.
12. Fluidenergiemaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenrotor (5) als erster Innenrotor (5) mehrerer Innenrotoren (5, 42), der Außenrotor (2) als erster Außenrotor (2) mehrerer Außenrotoren (2, 41) sowie der Verbindungshebel (18) als ers ter Verbindungshebel mehrerer Verbindungshebel (18, 43) vorliegt und der erste Innenrotor (5), der erste Außenrotor (2) sowie der erste Verbindungshebel (18) Teil einer ersten Rotoranordnung (36) sind, und dass zusätzlich zu der ersten Rotoranordnung (36) eine zweite Rotoranordnung (37) mit einem zweiten der Innenrotoren (5, 42), einem zweiten der Außenrotoren (2, 41) und einem zweiten der Verbindungshebel (18, 43) vorliegt, wobei die Innenrotoren (5, 42) oder die Außen rotoren (2, 41) der Rotoranordnungen (36, 37) starr miteinander verbunden sind.
13. Fluidenergiemaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungshebel (18, 43) der Rotoranordnungen (36, 37) in Umfangsrichtung gegenei nander versetzt angeordnet sind, wobei eine der Fluidkammern (19, 20) der ersten Rotoranordnung (36) über ein Ventil (51) an eine der Fluidkammem (45, 46) der zweiten Rotoranordnung (7 30) strömungstechnisch angeschlossen ist.
14. Antriebseinrichtung mit einem Fluidkreislauf, in dem eine Fluidpumpe, ein Fluiderhitzer so wie eine Fluidenergiemaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche vorlie gen.
15. Verfahren zum Betreiben einer Fluidenergiemaschine (1), insbesondere einer Fluidenergie maschine (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Fluidenergiemaschine (1) über einen um eine Außenrotordrehachse (3) drehbar gelagerten Außen rotor (2) und einen um eine von der Außenrotordrehachse (3) verschiedene Innenrotordrehachse (6) drehbar gelagerten Innenrotor (5) verfügt, der in einer Rotoraufnahme des Außenrotors (2) angeordnet ist und mit seiner Außenumfangsfläche (15) an einer Dichtstelle (17) dichtend an einer die Rotoraufnahme begrenzenden Innenumfangsfläche (14) des Außenrotors (2) anliegt, wobei zwischen der Außenumfangsfläche (15) des Innenrotors (5) und der Innenumfangsfläche (14) des Außenrotors (2) ein Fluidraum (16) vorliegt, der von einem einerseits an dem Innenrotor (5) um eine erste Verbindungshebeldrehachse (28) und andererseits an dem Außenrotor (2) um eine zweite Verbindungshebel drehachse (29) drehbar gelagerten Verbindungshebel (18) in eine erste Fluidkammer (19) und eine zweite Fluidkammer (20) unterteilt ist, und wobei zumindest einer der Fluidkammem (19, 20) zumindest zeitweise ein Fluid zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenrotor (2) in einer in dem Maschinengehäuse (4) ausgebildeten Fluidsammelkammer (21) angeordnet ist, in die wenigstens eine in dem Außenrotor (2) ausgebildete und in die zweite Fluidkammer (20) einmündende Außenrotorfluiddurchtrittsöffnung (31) des Außenrotors (2) ein mündet, wobei der Außenrotor (2) den Fluidraum (16) in axialer Richtung bezüglich der Außenrotordreh achse (3) auf gegenüberliegenden Seiten begrenzende Seitenwände (10) aufweist, zwischen wel che der Innenrotor (5) eingreift und an welchen der Innenrotor (5) jeweils in Umfangsrichtung durchgehend dichtend anliegt, wobei die Seitenwände (10) starr mit einem die Innenumfangsflä che (14) bildenden Außenrotorring (11) des Außenrotors (2) verbunden, oder wobei der Innenrotor (5) den Fluidraum (16) in axialer Richtung bezüglich der Innenrotordrehachse (6) auf gegenüberliegenden Seiten begrenzende Seitenwände (10) aufweist, zwischen welche der Außenrotor (2) eingreift und an welchen der Außenrotor (2) jeweils in Umfangsrichtung durchge hend dichtend anliegt, wobei die Seitenwände (10) starr mit einem die Außenumfangsfläche (15) bildenden Innenrotorring (38) des Innenrotors (5) verbunden sind.
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